スイッチが開いたときにインダクタンスからスイッチを保護するツェナーダイオードは、バルブを再度閉じたときにバルブのターンオン速度に影響しますか？

おそらくご存知のように、ソレノイドバルブのオフ速度が重要であるアプリケーションでは、単純なフライバックダイオードは効果的ではありません。問題を軽減するためにフライバックダイオードと直列に抵抗を配置する人もいますが、実際の高速アプリケーションにはツェナーダイオードが推奨されます。

写真で見ることができます（左から3番目）。

電圧がツェナー電圧V_zよりも高い場合にのみ電流がループを流れると思います（ただし、間違いがある場合は修正してください）。

私が理解できないのは：

1. V_zより低いコイルの電圧はどうなりますか？そこに残るのでしょうか？ある時点で、電圧がV_z未満に低下し、ダイオードを含むレッグが外れていることを意味します！しかし、残りの電圧が回路内のすべてにどのように影響するのでしょうか？次のコマンドをオンにしますか？

2. 最も重要な質問：次のターンオンコマンドにマイナスの影響を及ぼしますか？アプリケーションでは、1秒間に10回オン/オフする必要があります（オン/オフの約5サイクル）

3. そして、V_zの高い値と低い値を選択することのトレードオフは何ですか？！スイッチ（MOSFET）の安全電圧に決して到達しないと仮定しますか？V_zを低くすると、ターンオフが遅くなりますか？V_zはどのようにすべてにプラス/マイナスの影響を与えることができますか？

参考までに、ArduinoでAirtec 2P025-08のオン/オフを切り替えたいと思い ます。12Vdc、0.5アンペア、コイルのインダクタンス/抵抗がわからない！

ほんの少しの予備理論。

おそらくご存知のように、整流器でもツェナーでも、フライバックダイオードがなくても、電流を突然遮断しようとすると、インダクタ（バルブコイル、リレー巻線など）から（理論的には無限）のキックバック電圧が発生します。実際には、スパイクは接続された回路であらゆる種類の厄介な効果を引き起こすため、キックバックは無限ではありません。電気アークを生成し、破壊的な破壊で半導体を駆動し、抵抗器を揚げたり、コンデンサを誘電体で貫通させたり、等

これはすべて、インダクタに蓄積されたエネルギーを取り除く試みで、

$E_L = \frac 1 2\, L\, I_L^2$

$I_L$

$E_L$

$E_L$

電流がツェナー（またはクランプダイオード）のブレークダウン（導通）を維持するのに十分ではないため、クランプ動作が停止したときに何が起こるか疑問に思う場合は、エネルギーが変換されなければならないため、おそらく振動するという答えですコイルの電源は遮断されており、蓄積されるエネルギーはコイルの電流に依存します。コイルは、コンデンサーのように「エネルギーを保持」しません。そのためには、コイル自体に電流が流れる必要があるためです。したがって、残りのエネルギーは、ダイオードの浮遊容量と漏れ電流、およびコイル自体の寄生容量など、変換される他の方法を見つけます。それは一種の非理想的な非線形タンク回路であり、エネルギーが完全に熱に変換されるまで減衰振動を示します。

編集

（@supercatからのコメントへの応答）

LTspiceを使用して急いで考案された回路シミュレーションの結果を次に示します。これは、上記と同様の状況で発生する可能性のある減衰振動を示しています。

過渡解析により、次のプロットが生成されます。

興味深い部分を拡大すると、次のようになります。

次の非常にズームインしたプロットでは、振動の推定周波数に気付く場合があります（LTspiceカーソルが配置されている場所を示すために画像を強化しました）。

Aaaah、エレクトロニクス、それは混乱し、残酷な愛人です。

でも楽しくします。

ここでの問題は、問題や解決策のさまざまなコンポーネントの反応速度です。

最初：ダイオードの順方向電圧と順方向電流がリンクされています。両端に供給できる電圧が高いほど、電流が流れやすくなります。

2番目：電流が流れてからオフになったコイルは、非常に高速に反応します。電流が数マイクロ秒の何分の1かの範囲内でどこにも行けない場合、耐えられない電圧（1000でない場合は100）までスパイクする可能性があります。

抵抗を直列に追加することは、ちょっとしたトリックです。応答をわずかに微調整するために、ダイオードが電力を使い切る前にコイル電圧を少し上げることができます。しかし、その後、抵抗器も電流経路にあり、それ自体の助けを妨げているため、実際には劣ったソリューションです。

ただし、ツェナーダイオードは魔法のようです。ブレークダウン電圧に達すると、本当に...まあ..故障します！ブレークダウン時のツェナーダイオードの電圧電流曲線は非常に印象的です。これは、380ページの本を非常にひどく言い換えることが許されている場合、電流が流れることができるようになった後のブロッキングフィールドの圧縮と関係があります。

したがって、ツェナーコンダクタンスに達すると、瞬時に電流が流れなくなる可能性があります。前述したように、ツェナーコンダクタンスに達するコイルは簡単です。

ツェナー電圧に関しては、このアプリケーションでの3Vと6Vの違いは、6Vと12Vの違いなどよりも顕著です。通常、Vz> 2 * VCCのルールは、高速スイッチオフを保証するのに十分です。さらに重要なのは、ツェナーが現在のスパイクを処理できることです。

ツェナーが保護用の通常のダイオードほど一般的ではない理由は、電流処理能力と保護デバイスの破壊が目的を少し破るようなものです。

ドイツに行く前に買い物をしなければならないので、ここで締めくくります。

編集：PS：10回/秒は高速要件ではありません。リレーの高速スイッチオフは、1ミリ秒以下のオーダーです。投稿する前に、この点を一番上にするのを忘れていました。また、高速スイッチをオフにしても、新しいスイッチがオンになることはありません。

順番に、あなたの質問：

1. 非常に速く、最大で数ミリ秒です。実際には、電圧はほとんどコイル分布容量だけでなく浮遊容量とトランジスタ容量を備えたLCタンク回路であるため、瞬時にゼロにならず、高周波で「リンギング」します。コイルには大きな抵抗があるため、Qが低く、リンギングはすぐに減衰します。

2. 10ミリ秒以上待機しても、実際の方法では次の操作には影響しません。

3. トランジスタのVzが高いほど難しくなりますが、ターンオフは速くなります。ターンオンはそれほど影響を受けません（ターンオン速度を改善するための他のトリックがあります）。最大可能電源電圧（最悪の場合）とダイオード降下よりも低いVzにすると、コイルが「オン」のときにツェナーダイオードが導通し、おそらくツェナーとトランジスタが破壊されます。右側の回路にはそのような問題はありません（ただし、過電圧が持続すると、ツェナーダイオードが過熱する可能性があります）。