Ich verstehe die Notwendigkeit von Flyback-Dioden, wenn versucht wird, den Induktorstrom mit einem mechanischen Schalter abrupt zu ändern, oder wenn ein BJT / MOSFET als Schalter verwendet wird.
Nehmen wir nun an, ich steuere (linear) die Spannung über einer Spule mit dieser Operationsverstärkerschaltung:
simulieren Sie diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab
Es scheint mir, dass eine Flyback-Diode mit dieser Schaltung überhaupt nicht benötigt werden sollte, selbst wenn wir uns vorstellen, dass der Operationsverstärker keine internen Dioden zwischen seinem Ausgangsanschluss und seinen Leistungsanschlüssen hat.
Angenommen, die Schaltung ist bei Vin = 4 V stabil, sodass der Spulenstrom 6 A beträgt (von rechts nach links). Lassen Sie uns dann Vin auf 7 V bringen, was die in der Spule gespeicherte Energie verringern sollte. Meiner Meinung nach sollte der Operationsverstärker einfach den durch den unteren Transistor seiner Ausgangsstufe fließenden Strom mit einer Rate reduzieren, die bewirkt, dass die EMF der Spule am Ausgang des Operationsverstärkers 7 V ergibt (wenn Vin gestuft wird, bedeutet dies 6A bis R1 Mittelwert dass die rechte Seite von L1 bei 4 V liegt, so dass die induzierte EMF über L1 die linke Seite zu diesem Zeitpunkt 3 V höher als die rechte Seite machen würde). Diese Stromänderung endet dann, wenn 3A durch den Induktor gehen.
Meine Frage ist: Ist mein Verständnis richtig und die Theorie schreibt vor, dass für diese Schaltung keine Flyback-Diode benötigt wird? Wenn ja, fehlt in diesem vereinfachten Modell etwas, das in realen Anwendungen eine Flyback-Diode erfordern würde?
Beachten Sie, dass dies eher eine theoretische Frage ist, die darauf abzielt, mein Verständnis und mein mentales Modell von Operationsverstärkern zu verbessern. Antworten nach dem Motto "Wirf einfach eine Diode hinein, um sicher zu gehen" sind daher nicht erforderlich. Dies ist eine vereinfachte Version meiner eigentlichen Schaltung, die über eine Doppelversorgung verfügt und den Strom regelt (unter Verwendung eines Stromerfassungswiderstands zwischen Induktor und Masse). Daher ist jede Erklärung, die eine Extrapolation auf komplexere Schaltungen ermöglicht, willkommen.
Wenn Sie versuchen, den Strom sofort von 6 auf 3 Ampere zu ändern, reagiert die linke Seite des Induktors so, dass der Strom bei 6 Ampere fließt (nur für kurze Zeit, bis die gespeicherte Energie irgendwo verloren geht). Die einzige Möglichkeit besteht darin, eine Spannung zu erzeugen, die hoch genug ist, um Strom durch den oberen Transistor in Ihrer Gegentaktstufe im Operationsverstärker zu zwingen (oder einen Funken zu erzeugen).
Angesichts der Tatsache, dass dieser obere Transistor in beiden Szenarien niemals absichtlich eingeschaltet wird, erzeugt der Induktor ziemlich augenblicklich eine immer größere Spannung, bis dieser Transistor ausfällt oder Sie irgendwo einen Funken bekommen.
Es scheint mir, dass eine Schutzdiode benötigt wird.
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Wenn Sie eine diskrete Gegentaktschaltung haben, benötigen Sie häufig keine Flyback-Dioden, deren Einbau jedoch keinen Schaden anrichtet, und wenn Sie den Verstärkerausgang (möglicherweise integrierte Schaltung) des Verstärkers nicht analysieren können, um sie zu bestimmen sind nicht notwendig, dies ist eine gute (und kostengünstige) Praxis. In diesem Fall können Sie nur Strom senken, daher wäre eine Diode zur +10-Versorgung erforderlich. Eine Schottky-Diode ist viel sicherer als eine normale Diode, da nur wenig Strom durch interne Übergänge fließt, wenn der Schottky parallel leitet. Strom, der durch interne Übergänge fließt, kann Probleme verursachen, die schwer vorherzusagen sind.
Beachten Sie, dass Sie sich immer noch Sorgen machen müssen. Wenn eine solche Diode (oder eine gleichwertige Diode) vorhanden ist und die 10-V-Versorgung plötzlich unterbrochen wird, kann das kollabierende Feld dazu führen, dass die Versorgungsspannung zum Chip auf einen ausreichend hohen Wert ansteigt, um beschädigt zu werden der Chip (abhängig von der Buskapazität usw.). Ein Zener oder ein Fernseher, der in der Lage ist, die Energie in der Spule zu absorbieren, kann daher eine gute Idee sein - von +10 nach Masse oder vom Verstärkerausgang nach Masse.
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