Ελεύθερη περιστροφή ή λειτουργία διόδων Flyback και οι λειτουργίες τους

Ελεύθερη περιστροφή ή λειτουργία διόδων Flyback και οι λειτουργίες τους

Μια δίοδος Flyback ονομάζεται επίσης ως δίοδος ελεύθερης περιστροφής. Ονομάζεται επίσης από πολλά άλλα ονόματα όπως δίοδος snubber, δίοδος καταστολής, δίοδος σύλληψης ή δίοδος σφιγκτήρα, δίοδος μεταγωγής. Εδώ η δίοδος σύλληψης χρησιμοποιείται για την εξάλειψη της επιστροφής, όταν παρατηρείται απότομη αύξηση τάσης στο επαγωγικό φορτίο όταν το ρεύμα τροφοδοσίας μειώνεται απότομα. Βοηθά το κύκλωμα από ζημιές. Θα εμποδιστεί η αγορά νέου κυκλώματος. Η δίοδος ελεύθερης περιστροφής είναι απλοποιημένη μορφή όπου βρίσκεται η πηγή τάσης συνδεδεμένο με έναν επαγωγέα με διακόπτη.



Σχεδιασμός της διόδου ελεύθερης περιστροφής

Στο παρακάτω διάγραμμα τοποθετείται μια δίοδος ελεύθερης περιστροφής κατά μήκος του επαγωγέα. Μια ιδανική δίοδος flyback θα έχει μια πολύ μεγάλη ικανότητα αιχμής προς τα εμπρός που βοηθά στο χειρισμό των μεταβατικών τάσεων από την καύση της διόδου, τροφοδοσία πηνίου είναι κατάλληλο για αντίστροφη τάση διακοπής και πτώση τάσης προς τα εμπρός. Οι υπερτάσεις τάσης μπορεί να είναι 10 φορές στην τάση της πηγής ισχύος, η οποία εξαρτάται από τον εξοπλισμό και την εφαρμογή. Είναι κατανοητό ότι δεν πρέπει να υποτιμούμε την ενέργεια που περιέχει μέσα σε έναν ενεργοποιημένο επαγωγέα.


Δίοδος ελεύθερης περιστροφής

Δίοδος ελεύθερης περιστροφής





Η δίοδος σφόνδυλου μπορεί να προκαλέσει καθυστέρηση πτώσης των επαφών όταν αφαιρείται η τροφοδοσία και χρησιμοποιείται ρελέ πηνίου DC. Αυτό οφείλεται στη συνεχή κυκλοφορία ρεύματος στη δίοδο και στο πηνίο ρελέ. Το άνοιγμα των επαφών είναι πολύ σημαντικό επειδή μια αντίσταση χαμηλής αξίας τοποθετείται σε σειρά με τη δίοδο, η οποία βοηθά στην ταχύτερη απόρριψη της ενέργειας του πηνίου.

Στο σφόνδυλο εφαρμογή Schottky διόδους χρησιμοποιούνται για μετατροπείς ισχύος μετατροπής , επειδή θα έχουν τη χαμηλότερη πτώση προς τα εμπρός, δηλαδή 0,2V. Αυτά ανταποκρίνονται επίσης γρήγορα σε αντίστροφη μεροληψία στην περίπτωση που ο επαγωγέας ενεργοποιείται ξανά. Κατά τη μεταφορά της ενέργειας από τον επαγωγέα σε έναν πυκνωτή διαλύει λιγότερη ενέργεια



Δίοδος ελεύθερης περιστροφής

Η αρχή λειτουργίας της διόδου ελεύθερης περιστροφής θα είναι απλή και θα εξηγηθεί με τρία κυκλώματα. Αυτό θα καταστήσει σαφή κατανόηση πώς λειτουργεί πραγματικά. Στη σταθερή κατάσταση, ο διακόπτης θα είναι κλειστός για μεγάλο χρονικό διάστημα, έτσι ώστε ο επαγωγέας να ενεργοποιηθεί πλήρως και να συμπεριφέρεται σαν να είναι βραχύς

Κλειστός διακόπτης, χωρίς δίοδος Flyback

Κλειστός διακόπτης, χωρίς δίοδος Flyback

Τώρα το ρεύμα θα ρέει κάτω από το θετικό τερματικό στο αρνητικό τερματικό του η πηγή τάσης , μέσω του επαγωγέα. Εάν ο διακόπτης ανοίξει, ο επαγωγέας θα αντισταθεί στην ξαφνική πτώση του ρεύματος. Εάν το dI / dt είναι μεγάλο τότε η τάση είναι μεγάλη χρησιμοποιώντας την αποθηκευμένη ενέργεια του μαγνητικού πεδίου και θα δημιουργήσει τη δική της τάση.


Ανοιχτός διακόπτης, ενεργοποιημένος επαγωγέας, χωρίς δίοδος Flyback

Ανοιχτός διακόπτης, ενεργοποιημένος επαγωγέας, χωρίς δίοδος Flyback

Δημιουργείται ένα εξαιρετικά μεγάλο θετικό δυναμικό όπου υπήρχε κάποτε αρνητικό δυναμικό και ένα αρνητικό δυναμικό δημιουργήθηκε εκεί που υπήρχε κάποτε θετικό δυναμικό. Ο διακόπτης θα παραμείνει στην τάση του τροφοδοτικού, αλλά παρέμεινε σε επαφή με τον επαγωγέα και θα μειώσει την αρνητική τάση. Δεδομένου ότι ο διακόπτης είναι ανοιχτός, επομένως δεν υπάρχει καμία φυσική σύνδεση για να επιτρέψει στο ρεύμα να συνεχίσει να ρέει, το τόξο κατά μήκος του διακένου αέρα προκαλείται λόγω της μεγάλης διαφοράς δυναμικού του ανοιχτού διακόπτη.

Τώρα αυτό επιλύεται χρησιμοποιώντας τη δίοδο Flyback. Το πρόβλημα πείνας-αψίδων επιτρέποντας έως ότου η ενέργεια διαλυθεί μέσω απωλειών στο καλώδιο από τον επαγωγέα για να τραβήξει ρεύμα από αυτό σε έναν συνεχή βρόχο, τη δίοδο και την αντίσταση.

Ανοιχτός διακόπτης, ενεργοποιημένος επαγωγέας, προστασία διόδων Flyback

Ανοιχτός διακόπτης, ενεργοποιημένος επαγωγέας, προστασία διόδων Flyback

Η δίοδος θα αντιστραφεί μεροληπτική όταν ο διακόπτης είναι κλειστός έναντι της τροφοδοσίας και ο οποίος δεν υπάρχει στο κύκλωμα για πρακτικούς σκοπούς. Ωστόσο, η δίοδος γίνεται προκατειλημμένη όταν ανοίγει ο διακόπτης, σε σχέση με τον επαγωγέα, και επιτρέπει τη διεξαγωγή ρεύματος σε έναν κυκλικό βρόχο από το θετικό δυναμικό στο κάτω μέρος του επαγωγέα έως το αρνητικό δυναμικό στην κορυφή. Η τάση κατά μήκος του επαγωγέα θα είναι συνάρτηση της πτώσης τάσης προς τα εμπρός της διόδου Flyback. Ο συνολικός χρόνος για την εξάλειψη μπορεί να διαφέρει, αλλά θα διαρκέσει για μερικά χιλιοστά του δευτερολέπτου

Οι δίοδοι ελεύθερου τροχού ή οι διόδους Flyback συνδέονται βασικά σε επαγωγικά πηνία για να αποφευχθούν από αιχμές τάσης σε περίπτωση διακοπής ρεύματος στις συσκευές. Θα υπάρξει απότομη ακίδα τάσης όταν η ισχύς στο επαγωγικό φορτίο, δηλαδή πηνία και άλλους επαγωγείς είναι απενεργοποιημένα. Στη συνέχεια, σύμφωνα με το νόμο του Lenz, η κατεύθυνση αυτής της τάσης θα είναι αντίθετη από την εφαρμοζόμενη τάση. Το πηνίο του ρελέ φορτίζεται μαγνητικά όταν το ρεύμα αρχίζει να ρέει και αποθηκεύει την ενέργεια στο μαγνητικό πεδίο γύρω από το πηνίο.

Το ρεύμα στο πηνίο τείνει να μειωθεί εάν υπάρχει διακοπή τροφοδοσίας, αυτό το αποτέλεσμα θα οδηγήσει σε αύξηση της τάσης. Η επαγόμενη τάση θα μεταβεί στις επαφές των ρελέ που συνδέονται με τα πηνία. Η διάρκεια ζωής των επαφών θα επηρεαστεί όταν παράγονται σπινθήρες και τόξο.

Τα τρανζίστορ που μπορούν να οδηγούν τα πηνία ρελέ θα καταστραφεί τα ηλεκτρονικά εξαρτήματα με την ακίδα τάσης. Η ακίδα τάσης θα είναι στην αντίστροφη κατεύθυνση όταν οι δίοδοι ελεύθερης περιστροφής συνδέονται με αντίστροφη πόλωση στην τάση τροφοδοσίας. Όταν αυτό συμβαίνει τότε Το βραχυκύκλωμα πραγματοποιείται μέσω της διόδου . Η ακίδα τάσης είναι έτσι βραχυκυκλωμένη στο πηνίο. Αυτό θα προστατεύσει τα συνδεδεμένα κυκλώματα.

Από την εξίσωση V = Ldi / dt μια επαγωγική συσκευή παράγει την τάση. Η τιμή του di / dt θα είναι μεγάλη, όταν το ρεύμα ξαφνικά πέσει στο μηδέν, με αποτέλεσμα την τάση «επαγωγικού λακτίσματος». Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την καταστροφή των άλλων στοιχείων. Η δίοδος Flyback θα παρέχει μια διαδρομή για τη ροή του επαγωγικού ρεύματος. Τώρα μπορούμε να πούμε ότι το ρεύμα μέσω του συνδυασμού διόδων / επαγωγέα κατά τη στιγμή της απενεργοποίησης θα είναι ίσο με το ρεύμα που ρέει λίγο πριν από την απενεργοποίηση.

Η εκθετική αποσύνθεση I = imax (1-exp (-Lt / R)

  • Imax = αρχικό ρεύμα
  • t = απενεργοποίηση
  • L = επαγωγή
  • R = ισοδύναμη αντίσταση σειράς του κυκλώματος

Η κύρια αρχή της Flyback Diode

Όταν το τρανζίστορ είναι ενεργοποιημένο, θα είναι σε αντίστροφη μεροληψία και δεν θα υπάρχει σε ένα κύκλωμα. Όταν τα τρανζίστορ OFF, η δίοδος Flyback θα είναι μεροληπτική προς τα εμπρός. Η δίοδος Flyback θα κάνει τον επαγωγέα να αντλεί ρεύμα από τον εαυτό του σε μια μορφή βρόχου έως ότου ολόκληρη η ενέργεια διαλυθεί σε καλώδια και δίοδο. Η δίοδος Flyback κάνει τον επαγωγέα να αντλεί ρεύμα από τον εαυτό του σε έναν βρόχο έως ότου η ενέργεια διαλυθεί σε δίοδο και καλώδια.

Οταν ο ροή ρεύματος σε κινητήρα επαγωγής AC διακόπτεται ξαφνικά, τότε ο επαγωγέας προσπαθεί να διατηρήσει την αύξηση της τάσης και του ρεύματος αναστρέφοντας την πολικότητα. Εάν δεν υπάρχει «δίοδος ελεύθερης περιστροφής», η τάση μπορεί να πάει πολύ υψηλή και μπορεί να προκαλέσει ζημιά η συσκευή εναλλαγής IGBT , Thyristor, κ.λπ. Με αυτό, το αντίστροφο ρεύμα επιτρέπεται να ρέει μέσα από τη δίοδο και να διαλύεται.

Όταν ένας μεμονωμένος διακόπτης χρησιμοποιείται με μετασχηματιστή με σίδερο ή πυρήνα με φερρίτη, τότε η δίοδος ελεύθερης περιστροφής θα επιβραδύνει τον ρυθμό αλλαγής ρεύματος και δεν θα μεταφέρει ισχύ στη δευτερεύουσα πλευρά και όταν ο επαγωγέας μεταφέρεται πίσω από τη συσκευή εναλλαγής και πιθανότατα θα κορεστεί ο πυρήνας για να περάσει ένα βαρύ ρεύμα. Σε μετασχηματιστής , είναι προτιμότερο να μην χρησιμοποιείτε μια δίοδο ελεύθερης περιστροφής με έναν κινητήρα για να την σπάσετε και θα χάσετε ισχύ στην ίδια τη δίοδο όταν χρειάζεται μια καλή ψύκτρα.

Εφαρμογές διόδου ελεύθερης περιστροφής

Τα επαγωγικά φορτία απενεργοποιούνται από συσκευές ημιαγωγών

Αυτό αφορά τη δίοδο ελεύθερης περιστροφής ή τη λειτουργία διόδων Flyback και τις λειτουργίες τους. Επιπλέον, τυχόν ερωτήσεις σχετικά με αυτό το άρθρο ή για να μάθετε περισσότερα για τη θεωρία διασταύρωσης PN , δώστε τις πολύτιμες προτάσεις σας σχολιάζοντας την παρακάτω ενότητα σχολίων. Εδώ είναι μια ερώτηση για εσάς, Ποια είναι η λειτουργία μιας δίοδος flyback ;