フライバックダイオードとは何ですか?どのように機能しますか?フライバック保護ダイオード

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あなたはこの言葉を聞いたことがあるかもしれません フライバックダイオード --「スナバ ダイオード」、「サプレッサー ダイオード」など、さまざまな名前で呼ばれることもあります。名前に関係なく、フライバック ダイオードは誘導回路の寿命を延ばすための重要なツールになります。

インダクタ電圧スパイク:スイッチアーク

誘導負荷に電力を供給する場合、例えば モーター または リレー負荷にかかる電流は急上昇し、その後安定状態まで低下します。この動作により、このような負荷は最初は大量の電流を必要としますが、その後は安定します。インダクタは電流の流れの変化に抵抗し、スイッチを開いて電流の流れが突然遮断されると、安定した電子の「電力」の快適な供給が即座に失われます。インダクタは、以前の電源とは反対方向の電圧スパイクの形でこの変化に抵抗します

実際、「怒っている」インダクタの電圧スパイクは非常に激しく、文字通り、アークとして空気中から電子を引き抜き、現在 非常に 負のインダクタ端子に送り込みます。このアーク放電はスイッチの物理的な接点や制御に使用される トランジスタ を損傷する可能性があるため、回避するか最小限に抑える必要があります。

作用する方程式は次のようになります。

Vm = ktω + IRコイル + LdI/dt

どこ:

Vm = モーター(インダクタ)の両端の電圧

ktω = トルク定数xモーターの角速度

IRコイル =電流×インダクタのコイルの抵抗

LdI/dt =インダクタのインダクタンス値x電流の変化/時間の変化

モーターの角速度を無視すると、電流が一定であれば、電圧は単に電流とコイルの抵抗を掛け合わせた値になります。回路に印加される電圧によって定常電流が決まりますが、スイッチが開くと電流は瞬時にゼロになります。したがって、dI/dt項は、式の左側の電圧値Vm と同様に、無限に負になります。

実際には、無限というのは少々誇張であり、回路が即座に切断されるという考えも必ずしも真実ではありません。ただし、非常に高いレベルまで上昇(または、視点によっては下降)する電圧は、決して誇張ではありません。

フライバック回路設計: フライバックダイオードはどのように動作するのでしょうか?

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ここでの解決策は、フライバック ダイオードを使用してインダクタを「自動的に回転停止」させることです。これらは通常のダイオードであり、インダクタ(モーター)の2つの端子に並列に接続されます。ダイオードは電源電圧に対して逆バイアス方向に配置されているため、外部から電圧が印加されても電流は流れません。モーターは正常に機能し、ダイオードは基本的に何もしません。

ただし、スイッチが切断されると、フライバック ダイオードの向きは、負に反応するインダクタに対して順方向にバイアスされます。これにより別の回路が形成され、ダイオードとインダクタのコイルを何度もループすることで、インダクタの電荷が(相対的に言えば)ゆっくりと消散できるようになります。これにより、電子アークの必要性がなくなり、それに伴う潜在的な損傷も回避されます。

フライバックの欠点:フライバックダイオードリレーの遅延

インダクタの電流変化を緩和することは一般的に良いことですが、制御リレーの場合、目標は通常、ほぼ瞬時の制御された応答であることを考慮してください。フライバック ダイオードは電流を長時間流し続けるため、リレー自体の応答に望ましくない遅延が発生する可能性があります。別の方法としては、抵抗器または逆バイアスされた ツェナーダイオード をダイオードと直列に配置して、熱としてのエネルギー放散を早めるという方法があります。この欠点は、フライバック ダイオードのみを使用する場合よりも逆電圧が高くなることです。

フライバックダイオードスナバ:回路寿命の延長

このタイプのダイオード設定は、適切に適用すれば、誘導回路の寿命を延ばす簡単で安価な方法となります。この用語の多くは互換的に使用されていますが、Chris McGradyは 彼の記事で「スナッバー」という用語を強調しているほか、ここでは明示的に説明しなかった概念のいくつかのバリエーションについても説明しています。

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