Apa yang membuat voltase kickback tidak mencapai voltase tak terbatas?

Kita tahu bahwa tegangan pada induktor ditentukan oleh rumus:

$V = L * \frac {di}{dt}$

Jadi dalam kasus di mana aliran arus tiba-tiba terganggu (seperti ketika kontak mekanis dibuka), lonjakan tegangan terjadi dalam kehidupan nyata.

Namun, ini tidak selalu terjadi: kami tidak melihat busur terjadi pada beban induktif kecil. (Dengan beban induktif kecil yang saya maksud adalah motor mobil mainan, misalnya.) Namun, rumusnya mengatakan bahwa istilah harus mendekati tak terhingga ketika kontak mekanis dibuka, oleh karena itu istilah (yang harus kecil dalam beban induktif kecil) seharusnya tidak memiliki efek yang signifikan. Sederhananya, kita harus dapat melihat bunga api kapan saja kita membuka beban induktif - terlepas dari induktansi.$\frac{di}{dt}$$L$

Apa faktor praktis yang menghentikan tegangan mencapai infinity? Apakah aliran saat ini benar-benar menurun lebih lambat, atau apakah formula mungkin tidak cukup untuk "diskontinuitas" seperti itu?

Induktor nyata terlihat seperti ini (ditunjukkan di bawah ini adalah induktor dengan 4 kumparan) ada sejumlah kecil (biasanya dalam kisaran pF-fF) kapasitansi antara masing-masing kumparan. Setiap potongan kawat juga memiliki beberapa resistensi yang terkait dengannya.

Karena setiap kumparan dalam sebuah induktor memiliki resistansi (atau setiap bagian dari kawat jika Anda mempertimbangkan satu kumparan) ini menghambat arus dan mengurangi tegangan. Sejumlah kecil kapasitansi juga akan menyimpan sebagian tegangan dan mencegah perubahan tegangan sesaat.

Ini semua menyerap energi yang mencegah Elective Motive Force (EMF) yang telah disimpan di sekitar induktor dari menghasilkan tegangan tak terbatas. Induktor sebenarnya dapat disederhanakan menjadi rangkaian seperti yang ada di sebelah kiri di bawah ini.

^{mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab}

Sebuah koil superkonduktor akan dapat menghasilkan tegangan yang jauh lebih besar karena kerugian yang jauh lebih rendah karena parasit.

Setiap sistem penyimpanan energi (induktor) memiliki ukuran bukan nol.

Apa pun yang ukurannya tidak nol memiliki medan listrik atau kapasitansi yang tidak nol. Sambungan perangkat biasanya merupakan sumber kapasitansi parasit yang besar. Sistem flyback menggunakan dioda untuk mentransfer energi ke kapasitor beban.

Pada perjalanan puncak tegangan, semua energi induktif telah (1) dihamburkan sebagai panas (2) diradiasikan sebagai medan EM (3) disimpan di medan listrik dari kapasitansi yang disengaja dan parasit.

Resistansi seri sangat penting dengan tegangan "kickback" karena kapasitansi seri "sakelar" saat dibuka. Ini membentuk rangkaian resonansi RLC seri klasik yang memiliki sifat penguatan tegangan dengan rasio impedansi

$Q=\dfrac{|X_C|}{R} = \dfrac{|X_L|}{R}=\dfrac{\omega _0 L}{R}$$\omega _0= \dfrac{1}{\sqrt{LC}}$

$|V_p| = Q * V_{dc}$

Ketika mende-energisasi rangkaian dengan sakelar kontak saat t pergi ke 0, V / L = dI / dt, V tidak menuju tak terhingga karena kapasitansi parasit ini.

Contoh

^{mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab}

mis. Pertimbangkan rangkaian seri, Vdc = 1V, L = 1uH, R = 1 Ohm, Idc = 1A . Apa kickback tegangan sakelar, bila baru dibuka, jika Csw = 1pF ?

1V, 100V, 1kV, 1e6 V atau tidak terbatas?

Sekarang pertimbangkan hal yang sama untuk sakelar FET dengan kapasitansi keluaran 1nF dengan RdsOn << 1% dari R = 1. Apa itu dV?

ps jika Anda mempelajari sesuatu, maka komentar jawaban Anda.

Jawaban intuitif adalah bahwa saklar beralih dari konduktor ke kapasitor kecil yang menyimpang yang membatasi laju perubahan tegangan dan seperti halnya induktor membatasi laju perubahan tegangan arus dan pada frekuensi resonansinya kenaikan tegangan, Q pada ω0 berbanding terbalik sebanding dengan R, jadi seri R yang lebih besar mengurangi tegangan.

$V_p= I_{dc} \sqrt{\dfrac{L}{C}}$

Lain-lain

$Zo= \sqrt{\dfrac{L}{C}}$

$V_p = I_{dc}*Z_0$$I_{dc}$

Perhatikan saja contoh sederhana dari aliran 100 uH dan 1 amp. Ketika kontak dalam rangkaian dengan induktor terbuka, mungkin ada 5 pF kapasitansi parasit yang tersisa di induktor dan bahwa 1 amp akan membuat tegangan balik tinggi tetapi berapa banyak?

Jadi berpotensi (tidak ada kata yang dimaksudkan) tegangan di kapasitor 5 pF bisa naik pada kecepatan 200 kV / mikrodetik. Mengingat bahwa tegangan awalnya berpotensi diabaikan dalam perbandingan, dalam beberapa detik mikro tegangan yang cukup besar dapat berkembang. Namun ini dikurangi dengan kurangnya energi yang tersimpan di induktor: -

Atau 5 joule mikro. Semua energi ini secara siklik akan dipindahkan ke kapasitor dan kita dapat menyamakan rumus energi kapasitor menjadi 5 uJ untuk memberi kita tegangan maksimum: -

Ini menghasilkan tegangan kapasitor puncak 1414 volt.