Вопрос 4. Индуктивные нагрузки и диодная защита. Назначение, принципы построения и работы.

 

Что произойдет, если разомкнуть пере­ключатель, управляющий током через индуктивность? Индуктивность, как из­вестно, характеризуется следующим свойством: U=L(dI/dt), а из этого следу­ет, что ток нельзя выключить моменталь­но, так как при этом на индуктивности появилось бы бесконечное напряжение На самом деле напряжение на индуктив­ности резко возрастает и продолжает увеличиваться до тех пор, пока не поя­вится ток. Электронные устройства, ко­торые управляют индуктивными нагруз­ками, могут не выдержать такого роста напряжения, особенно это относится к компонентам, в которых при некоторых значениях напряжения наступает «про­бой». Рассмотрим схему, представленную на рис. 4.1. В исходном состоянии пере­ключатель замкнут и через индуктивность (в качестве которой может выступать, например, обмотка реле) протекает ток. Когда переключатель разомкнут, индук­тивность «стремится» обеспечить ток между точками А к В, протекающий в том же направлении, что и при замкнутом переключателе. Это значит, что потенци­ал точки В становится более положитель­ным, чем потенциал точки А. В нашем случае разница потенциалов может достичь 1000 В, прежде чем в переключа­теле возникнет электрическая дуга, кото­рая и замкнет цепь. При этом укорачива­ется срок службы переключателя и возни­кают импульсные наводки, которые мо­гут оказывать влияние на работу близ­лежащих схем. Если представить себе, что в качестве переключателя используется транзистор, то срок службы такого пере­ключателя не укорачивается, а просто становится равным нулю!

Чтобы избежать подобных неприятнос­тей лучше всего подключить к индуктив­ности диод, как показано на рис. 4.2. Когда переключатель замкнут, диод смещен в обратном направлении (за счет падения напряжения постоянного тока на обмотке катушки индуктивности).

 

Рисуное 4.1 - Индуктивный «бросок».

 

Рисуное 4.2 - Блокирование индуктивный «броска»

 

   При размыкании переключателя диод откры­вается и потенциал контакта переключа­теля становится выше потенциала поло­жительного питающего напряжения на величину падения напряжения на диоде. Диод нужно подобрать так, чтобы он выдерживал начальный ток, равный току, протекающему в установившемся режиме через индуктивность; подойдет, например диод типа 1N4004.

Единственным недостатком описанной схемы является то, что она затягивает затухание тока, протекающего через ка­тушку, так как скорость изменения этого тока пропорциональна напряжению на индуктивности. В тех случаях, когда ток должен затухать быстро (например, быстродействующие контактные печа­тающие устройства, быстродействующие реле и т.д.), лучший результат можно получить, если к катушке индуктивности подключить резистор, подобрав его так, чтобы величина  не превышала максимального допустимого напряжения на переключателе. (Самое быстрое затухание для данного максимального напряжения можно получить, если под­ключить к индуктивности Зенеровский диод, который обеспечивает затухание по линейному, а не по экспоненциальному закону.)

 

Лекция 6. Примеры использования диодов (Занятие 1.1.7).

 

Вопросы лекции:

1. Диодные вентили.

2. Диодные ограничители.

3. Использование диода, как нелинейного элемента.

 

Вопрос 1. Диодные вентили.

 

Еще одна область применения диодов основана на их спо­собности пропускать большее из двух на­пряжений, не оказывая влияния на мень­шее. Схемы, в которых используется это свойство, объединены в семейство логи­ческих схем. Рассмотрим схему с резерв­ной батареей питания -она используется в устройствах, которые должны работать непрерывно даже при отключениях пи­тания (например, точные электронные ча­сы). Схема, показанная на рис. 1.1, включает как раз такую батарею. В отсутствие сбоев питания батарея не рабо­тает, при возникновении сбоя питание на схему начинает поступать от батареи, при этом перерыва в подаче питания не происходит.

Задание на СП. Измените схему так, чтобы бата­рея заряжалась от источника постоянного тока (в том случае, разумеется, когда питание есть) током 10 мА (такая схема нужна для того, чтобы поддерживать заряд батареи).

 

Рисунок 1.1 – Диодный вентиль ИЛИ с резервной батареей питания.