Inleiding
In hierdie inleidende artikel gaan ons praat oor die werking van 'n induktor in 'n skakelmodus-kragbron. As jy nuut is met kragbronontwerp en jy wonder hoekom 'n diode voorwaarts voorgespan lyk terwyl dit lyk asof dit nie behoort te wees nie, dan is dit heel waarskynlik as gevolg van die induktor. Hierdie artikel is vir jou.
Verstaan Induktors
Aanvanklik het ons induktors op universiteit bestudeer, beide in WS- en GS-stroombane. In 'n WS-stroombaan gee ons die induktor 'n sinusvormige inset en neem veranderinge in amplitude en fase waar. In 'n GS-stroombaan verskaf ons 'n eenheidsstap-inset en bestudeer die gevolglike veranderinge in stroom of spanning oor die induktor.
Die gedrag van 'n induktor in 'n skakelmodus-kragbron verskil egter aansienlik van die eenvoudige WS- of GS-stroombane wat op universiteit bestudeer word.
Basiese Induktorbeginsels
'n Induktor probeer altyd om die stroom daardeur te handhaaf. Dit teenwerk enige verandering in stroom deur 'n teen-EMK te skep. Byvoorbeeld, as daar 1A deur 'n induktor vloei en 'n verandering word gepoog, genereer die induktor 'n teen-EMK om hierdie verandering teen te werk. Hierdie beginsel kan vergelyk word met die stoot van 'n swaar motor uit rus - dit weerstaan aanvanklik beweging, en sodra dit in beweging is, weerstaan dit stop.
Induktor in 'n GS-stroombaan
Beskou 'n eenvoudige GS-stroombaan met 'n 1V-battery, 'n skakelaar, 'n 1-ohm-weerstand en 'n induktor. Aanvanklik vloei daar geen stroom deur die induktor nie. Wanneer die skakelaar gesluit word, word 1V toegepas en die stroom begin vloei. Die induktor teenwerk die verandering van 0A na 1A deur 'n terug-EMK gelyk aan die toegepaste spanning (1V) te genereer. Dit skep 'n logaritmiese styging in stroom deur die induktor oor tyd.
'n Induktor in 'n skakelkragbron
In 'n kragbron is die weerstand amper nul ohm, en die stroom volg nie dieselfde logaritmiese kurwe nie. In plaas daarvan styg dit in 'n reguit lyn en vorm 'n driehoekige stroomgolfvorm. Die aan- en afskakeling van die stroom lei tot hierdie driehoekige vorm, wat die analise vereenvoudig met behulp van die vergelyking vir 'n reguit lyn (y = mx + c).
Voorbeeld Kringontleding
Kom ons beskou 'n stroombaan met 'n 1V-bron, 'n skakelaar, 'n 1-ohm-weerstand, 'n induktor en 'n bykomende 2-ohm-weerstand wat deur 'n ander skakelaar beheer word. Wanneer die aanvanklike skakelaar gesluit word, styg die stroom tot 1A. As hierdie skakelaar oopgemaak word en die tweede skakelaar gelyktydig gesluit word, dwing die induktor die stroom om deur die nuwe pad te vloei met 3 ohm weerstand, wat 'n teen-EMK van 3V skep om die 1A-stroomvloei te handhaaf.
Meganiese vs. Halfgeleierskakelaars
Meganiese skakelaars kan oombliklik oopmaak, wat 'n hoë terug-EMK skep wat lug kan ioniseer en vonke kan veroorsaak. Dit is hoekom die WS-spanninggradering van 'n skakelaar hoër is as die GS-gradering. Halfgeleierskakelaars neem egter 'n eindige tyd om oop en toe te maak, wat die induktor se gedrag beïnvloed. Die standaardvergelyking vir die induktor se terug-EMK is E = -L (di/dt), afgelei van Faraday en Lenz se wette.
Induktorgedrag in Praktiese Kragtoevoere
In praktiese kragbronne kan die vinnige skakeling van MOSFET's groot spanningspieke veroorsaak as gevolg van hoë di/dt-waardes. Byvoorbeeld, die skakeling van 10A na 0A in 10 nanosekondes genereer 'n massiewe terug-EMK, wat manifesteer as geraas en spikes.
Gevolgtrekking
In hierdie artikel het ons die gedrag van induktors in GS-GS-skakelmodus-kragbronne, die driehoekige stroomvorm, die rigting van terug-EMF, en die impak van hoë di/dt op spanningspieke bespreek.
