Індуктивні навантаження та діодний захист
Що станеться, якщо розімкнути перемикач, який керує струмом через індуктивність? Індуктивність, як відомо, характеризується наступною властивістю: а з цього випливає, що струм не можна вимкнути моментально, тому що при цьому на індуктивності з'явилося б нескінченну напругу. Насправді напруга на індуктивності різко зростає і продовжує збільшуватися доти, доки з'явиться струм. Електронні пристрої, які керують індуктивними навантаженнями, можуть не витримати такого зростання напруги, особливо це стосується компонентів, в яких при деяких значеннях напруги настає "пробою". Розглянемо схему, подану на рис. 1.94.
Мал. 1.94. Індуктивний "кидок".
У вихідному стані перемикач замкнутий і через індуктивність (якою може виступати, наприклад, обмотка реле) протікає струм. Коли перемикач розімкнуто, індуктивність «прагне» забезпечити струм між точками А і В, що протікає в тому ж напрямку, що і при замкнутому перемикачі. Це означає, що потенціал точки стає більш позитивним, ніж потенціал точки А. У нашому випадку різниця потенціалів може досягти 1000 В, перш ніж в перемикачі виникне електрична дуга, яка і замкне ланцюг. При цьому коротшає термін служби перемикача і виникають імпульсні наведення, які можуть впливати на роботу прилеглих схем. Якщо уявити, що як перемикач використовується транзистор, то термін служби такого перемикача не коротшає, а просто стає рівним нулю!
Щоб уникнути подібних неприємностей, найкраще підключити до індуктивності діод, як показано на рис. 1.95. Коли перемикач замкнутий, діод зміщений у зворотному напрямку (за рахунок падіння напруги постійного струму наобмотці котушки індуктивності). При розмиканні перемикача діод відкривається і потенціал контакту перемикача стає вище потенціалу позитивної напруги живлення на величину падіння напруги на діоді. Діод потрібно підібрати так, щоб він витримував початковий струм, рівний струму, що протікає в режимі, що встановився через індуктивність; підійде, наприклад, діод типу .
Мал. 1.95. Блокування індуктивного кидка.
Єдиним недоліком описаної схеми є те, що вона затягує згасання струму, що протікає через котушку, оскільки швидкість зміни цього струму пропорційна напрузі на індуктивності. У тих випадках, коли струм повинен загасати швидко (наприклад, швидкодіючі контактні принтери, швидкодіючі реле і т.д.), кращий результат можна отримати, якщо до котушки індуктивності підключити резистор, підібравши його так, щоб величина не перевищувала максимального допустимої напруги на перемикачі. (Найшвидше загасання для даної максимальної напруги можна отримати, якщо підключити до індуктивності зенерівський діод, який забезпечує загасання за лінійним, а не за експонентним законом.)
Діодний захист не можна використовувати для схем змінного струму, що містять індуктивності (трансформатори, реле змінного струму), так як діод буде відкритий на тих напівперіод сигналу, коли перемикач замкнутий. У подібних випадках рекомендується використовувати так званий RС-демпфуючий ланцюжок (рис. 1.96). Наведені на схемі значення R і є типовими для невеликих індуктивних навантажень, що підключаються до силових ліній змінного струму. Демпфер такого типу слід передбачати у всіх приладах, що працюють від напруги силових ліній змінного струму, оскільки трансформаторє індуктивним навантаженням. Для захисту можна використовувати такий елемент, як металоксидний варистор.
Мал. 1.96. RC-"демпфер" для придушення індуктивного кидка.
Він являє собою недорогий елемент, схожий на зовнішній вигляд на керамічний конденсатор, а за електричними характеристиками на двоспрямований зенерівський діод. Його можна використовувати в діапазоні напруг від 10 до 1000 для значень струмів, що досягають тисяч ампер (див. Розд. 6.11 і табл. 6.2). Підключення варистора до зовнішніх висновків схеми дозволяє не тільки запобігти індуктивним наведенням на прилеглі прилади, але також погасити великі сплески сигналу, що іноді виникають у силовій лінії і становлять серйозну загрозу для обладнання.