Il diodo non si comporta come un corto circuito


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Di recente ho iniziato a giocare con il simulatore di circuiti online e in un circuito molto semplice non riesco a capire il comportamento

Ho una sorgente di tensione collegata attraverso un resistore limitatore di corrente a un diodo e un induttore in parallelo. Per quanto ne so, un diodo dovrebbe comportarsi come un corto circuito quando il suo anodo è collegato al terminale positivo della sorgente di tensione. In questo simulatore succede qualcosa di molto strano: quando chiudo l'interruttore, molta corrente passa attraverso il diodo (e una quantità molto piccola attraverso l'induttore) e dopo un paio di secondi non c'è una caduta significativa della corrente attraverso il diodo fino a quando non si ferma completamente. Perché?

inserisci qui la descrizione dell'immagine

link per il mio circuito nel simulatore: Link (fare clic sullo swtich per chiuderlo e guardare la simulazione)


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Senza aver esaminato la simulazione, ho intenzione di avventurarmi in un'ipotesi dicendo che sta simulando accuratamente il rilascio di fumo magico da detto diodo.
Mels

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Oh, non è il caso. Il circuito nel simulatore contiene un resistore limitatore di corrente che non è stato menzionato nella domanda.
Melm

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Modificato per riflettere quel + screenshot di schemi e forme d'onda.
Enric Blanco,

Risposte:


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Come altri hanno sottolineato, un diodo non è un circuito "perfetto" in corto (o aperto). Tuttavia, se si comprendono i suoi "limiti", è possibile utilizzare il comportamento idealizzato tutti, tranne l'area delle limitazioni.
Per il tuo particolare circuito, devi sapere che un induttore appare inizialmente come un circuito aperto e quindi come un corto circuito dopo aver raggiunto uno stato stabile. Ciò significa che inizialmente, il circuito si comporta come se solo la resistenza e il diodo (in serie) fossero collegati all'alimentazione. Quindi il diodo è polarizzato in avanti e si comporta come un corto.
Quando l'induttore raggiunge uno stato stabile, la tensione che lo attraversa va a zero, e quindi la tensione che attraversa il diodo va a zero. Poiché il diodo necessita di almeno .6V per essere polarizzato in avanti, smette di condurre quando la tensione sull'induttore scende al di sotto di .6V. A questo punto, il circuito si comporta come se solo la resistenza e l'induttore (in serie) fossero collegati all'alimentazione.
Spero che ora tu possa vedere che il tuo simulatore sta mostrando il comportamento corretto del circuito.


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Inizialmente, l'induttore resiste al cambiamento di corrente, rendendo il diodo il percorso di minor resistenza e inducendolo a trasportare la maggior parte della corrente. Quando il campo magnetico nell'induttore si accumula, la tensione che lo attraversa diminuisce in quanto consente il passaggio di più corrente. Il diodo ha una caduta di tensione diretta (in genere 0,6 V) da tenere in considerazione, quindi non conduce alcuna corrente dopo che la tensione attraverso l'induttore scende al di sotto della tensione diretta del diodo.


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Inoltre, quando si spegne quel circuito, è probabile che si frigga il diodo con EMF posteriore.
Simon Richter,

@Meis, ma perché la corrente sta provando a passare attraverso l'induttore, se un diodo dovrebbe comportarsi come un corto circuito quando la tensione su di esso è maggiore della tensione diretta?
yanivps,

@yanivps, perché un diodo non si comporta come un corto circuito. L'idea che un diodo si comporti come un corto circuito in una direzione e un circuito aperto nell'altra è una semplificazione significativa del suo comportamento reale.
Solomon Slow

@SimonRichter Molti diodi di potenza (compresa la serie 1N400x) non sono in grado di gestire il picco di cortocircuito considerando il fatto che hanno una capacità diversa da zero?
Caleb Reister

Il picco di tensione non sarebbe così breve, considerando che non c'è nulla nel circuito per dissipare l'EMF posteriore dall'induttore (piuttosto considerevole). Non ho fatto i conti, ma mi azzarderei a indovinare che si dovrebbe portare un diodo piuttosto robusto per evitare una rottura inversa.
Mels,

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Sì, i poster precedenti hanno ragione. Per chiarire ulteriormente, un diodo non è un cortocircuito ma un dispositivo di soglia, inizia a condurre ogni volta che la tensione attraverso di esso (se orientata correttamente per condurre) è maggiore di un valore, in genere 0,6 V (ma può differire per tipi speciali) .
Quindi si comporta in questo modo ogni volta che la tensione è inferiore a 0,6 V non scorre corrente e quando la tensione supera questa soglia scorre corrente.

L'induttore risponde ai cambiamenti improvvisi di corrente in un modo diverso, mostra qualcosa chiamato impedenza, che è un modo per dire che mentre ha una resistenza R ha anche un'induttanza L, un componente che dipende direttamente dalla frequenza.

Quindi un induttore quando improvvisamente collegato o scollegato da una tensione di alimentazione reagisce aumentando la tensione per un breve periodo e la corrente inizialmente è quasi zero, solo per stabilizzarsi un breve momento dopo con correnti e tensioni più piccole che si avvicinano allo zero.

Il diodo nel circuito vede questo aumento di tensione (mentre la corrente è ancora quasi zero nella bobina) e si chiude, lasciando scorrere il picco attraverso di essa, riducendo anche l'eccessiva tensione sulla bobina e quindi la grande corrente nel diodo che scorre per un tempo molto breve.

Una disposizione molto comune di solito chiamata SNUBBER è quella che troverai in alcuni relè di commutazione o persino in dispositivi a stato solido. La sua funzione è quella di impedire al picco di tensione eccessivo di rompere l'isolamento della bobina conducendo temporaneamente il picco di tensione grande e quindi di chiudere quando la tensione sulla bobina ritorna vicino allo zero. Ho semplicemente tradotto le suddette equazioni e osservazioni in termini profani, spero che sia d'aiuto.


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In futuro dovresti dividere le risposte in paragrafi in modo che siano più facili da leggere. E un interruttore non è un tocco: quando si apre un interruttore, la corrente smette di fluire. // (Questa volta l'ho modificato per te.)
Oskar Skog,

+1 per menzionare che un diodo non è un vero corto circuito.
Oskar Skog,

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Potrebbe valere la pena aggiungere un po 'di più sulla caratteristica IV di un diodo tipico insieme all'equazione di Shockley.
Caleb Reister,

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Vd=0 e nessuna corrente che scorre attraverso il diodo.

Vf


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Per un induttore,

V=Ldiodt

In qualsiasi condizione di stato stazionario, non vi è alcun cambiamento di corrente rispetto al tempo, quindi la tensione attraverso l'induttore DEVE essere zero.

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