ダイオードが短絡として動作しない


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私は最近、オンライン回路シミュレーターで遊んで始めましたが、非常に単純な回路では動作を理解できません

電流制限抵抗を介してダイオードとインダクタに並列に接続された電圧源があります。私の知る限り、ダイオードのアノードが電圧源の正端子に接続されている場合、ダイオードは短絡回路のように動作するはずです。このシミュレーターでは、非常に奇妙なことが起こります。スイッチを閉じると、多くの電流がダイオードを通過し(そして、非常に少量のインダクターを通過します)、数秒後に、ダイオードを流れる電流が停止するまで大幅に低下しません完全に。何故ですか?

ここに画像の説明を入力してください

シミュレーターでの私の回路のリンク:リンク(スイッチをクリックして閉じ、シミュレーションを見る)


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シミュレーションを見ることなく、私はそれが前記ダイオードからの魔法の煙の放出を正確にシミュレートしていると言うことによって推測に挑戦するつもりです。
メルズ

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ああ、そうではありません。シミュレータの回路には、質問で言及されていない電流制限抵抗が含まれています。
メルズ

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+回路図と波形のスクリーンショットを反映するように編集されました。
エンリックブランコ

回答:


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他の人が指摘しているように、ダイオードは「完全な」短絡(または開放)回路ではありません。ただし、その「制限」を理解している場合は、制限領域を除き、あらゆる理想的な動作を使用できます。
特定の回路では、インダクタが最初は開回路として表示され、その後定常状態に達した後は短絡回路として表示されることを知っておく必要があります。つまり、最初は、抵抗とダイオード(直列)のみが電源に接続されているように回路が動作します。したがって、ダイオードは順方向にバイアスされ、短絡のように動作します。
インダクタが定常状態に達すると、インダクタ両端の電圧がゼロになり、したがって、ダイオード両端の電圧がゼロになります。ダイオードは順方向バイアスをかけるために少なくとも.6Vを必要とするため、インダクタの電圧が.6Vを下回ると導通を停止します。この時点で、回路は抵抗とインダクタ(直列)のみが電源に接続されているかのように動作します。
シミュレーター正しい回路動作を示していることを確認できることを願っています


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最初、インダクタは電流の変化に抵抗し、ダイオードの抵抗が最小の経路となり、ほとんどの電流を流します。インダクタ内の磁場が増加すると、より多くの電流が通過できるようになるため、その両端の電圧が低下します。ダイオードには順方向電圧降下(通常0.6V)があるため、インダクタ両端の電圧がダイオードの順方向電圧を下回った後、電流は流れません。


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また、その回路をオフにすると、ダイオードを逆起電力で焼く可能性が高くなります。
サイモンリヒター

@Meis、しかし、ダイオードの電圧が順方向電圧よりも大きいときにダイオードが短絡のように動作する必要がある場合、なぜ電流がインダクタを通過しようとしているのですか?
yanivps

@yanivps。これは、ダイオードが短絡回路のように動作しないためです。ダイオードが一方の方向では短絡回路のように機能し、もう一方の方向では開回路のように機能するという考え方は、実際の動作を大幅に単純化したものです。
ソロモンスロー

@SimonRichter多くのパワーダイオード(1N400xシリーズを含む)は、容量がゼロではないという事実を考慮して、短い電圧スパイクを処理できませんでしたか?
カレブレイスター

(かなり大きい)インダクタからの逆起電力を消散させる回路は何もないこと考えると、電圧スパイクはそれほど短くありません。私は計算をしていませんが、逆ブレークダウンを避けるためにかなり強烈なダイオードを持っていかなければならないだろうと推測します。
メルズ

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はい、前のポスターは正しいです。さらに明確にするために、ダイオードは短絡ではなくしきい値デバイスであり、その両端の電圧(導通する向きが適切な場合)が特定の値(通常は0.6V)を超えると導通し始めます(ただし、特殊なタイプでは異なる場合があります)
そのため、電圧が0.6 Vより低い場合は常にこのように動作し、電圧がこのしきい値を超えると電流は流れません。

インダクタは、電流の突然の変化に別の方法で反応します。インピーダンスと呼ばれるものを示します。つまり、抵抗Rを持つ一方で、周波数に直接依存する成分であるインダクタンスLもあります。

したがって、電源に突然接続または切断されると、インダクタは短時間電圧をスパイクすることで反応し、電流は最初はほとんどゼロになりますが、その後、小さな電流と電圧がゼロに近づくとすぐに落ち着きます。

回路内のダイオードはこの電圧の増加を確認し(コイルの電流はまだほぼゼロです)、それを閉じてスパイクを流し、コイルの過剰な電圧とダイオードの大電流も減らします。非常に短い時間流れます。

通常SNUBBERと呼ばれる非常に一般的な配置は、一部のスイッチングリレーまたはソリッドステートデバイスにあります。その機能は、大きな電圧スパイクを一時的に伝導することにより、過剰な電圧スパイクがコイルの絶縁を破壊しないようにし、コイルの電圧がゼロ近くに戻ると閉じることです。上記の方程式と観察結果を素人の言葉に翻訳しただけです。


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将来は、解答を読みやすくするために、回答を段落に分割する必要があります。また、スイッチはタップではありません。スイッチを開くと、電流は流れなくなります。//(今回は、あなたのために編集しました。)
オスカースコグ

ダイオードは実際の短絡ではないことを述べるための+1。
オスカースコグ

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Shockleyの式とともに、典型的なダイオードのIV特性について少し追加する価値があるかもしれません。
カレブレイスター

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十分な時間が経過すると、インダクタは短絡回路として動作し、ダイオードをバイパスします。つまりVd=0 ダイオードに電流が流れません。

OTOHは、スイッチングの正確な時点で、インダクタは電流を保持しようとします(通電されていないためにゼロになる)。そのため、一時的に開回路のように動作し、すべての電流がダイオードを流れます。これは、インダクタ内の電圧が下がるまで順方向にバイアスされますVf


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インダクタの場合、

V=Lddt

定常状態では、時間に対する電流の変化がないため、インダクタ両端の電圧はゼロでなければなりません。

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