Pregunta: ¿Qué tamaño de diodo flotante necesito para mi carga inductiva?
Mi respuesta: Los diodos voladores están dimensionados en función de la disipación de potencia
\P P = 1/10 (I^2) R\$
P: potencia disipada en diodo flotante
I: corriente de estado estacionario que fluye a través del inductor (diodo volador no conductor)
R: resistencia del diodo voladizo en conducción
:
El diodo volador se mantendrá a una temperatura constante; los diodos tienen una resistencia constante en la conducción cuando se mantienen a una temperatura constante. (si la temperatura cambia, también lo hace la resistencia de los diodos)
Ahora el diodo conductor se comporta como una resistencia, por lo que la pregunta es: ¿Cuánta potencia necesito disipar en la resistencia interna de mi diodo?
Al observar una curva RL en serie, sabemos que el inductor descarga o carga en 5 constantes de tiempo y una constante de tiempo es igual a la inductancia dividida por la resistencia en serie (\T T = L/R\)).
Algunas personas de matemáticas nos dijeron que la energía almacenada en un inductor es:
\E E = (1/2)L (I^2)\$. Aquí E está en julios, L está en Henrys. También dijeron que la potencia es energía por segundo (\P P = E / tiempo\time). Aquí, la energía está en vatios.
So… si nuestra comprensión de la física está funcionando… el tiempo en el que el inductor descarga es: \5 5(L/R)\ seconds segundos, y en ese tiempo se libera una energía almacenada de \jou(1/2)L(I^2)\ jou julios. Aquí R es la resistencia del diodo volador en conducción, I es la corriente que fluye a través del diodo volador y L es la inductancia que suministra la corriente.
Si resolvemos por el poder, sucede algo muy interesante…\$P = ((1/2)L(I^2)R) / (5L)\$ Aquí, L cancela y \$P = 1/10(I^2)R\$. Sabemos que R es la resistencia del diodo en conducción y I es la corriente que fluye a través del diodo durante la descarga. Pero ahora, ¿cuál es la corriente de diodo durante la descarga?
Considerar un circuito como tal:
simule este circuito: el esquemático creado utilizando CircuitLab
R1 es la resistencia interna de L1, y R2 es nuestra resistencia de carga. D1 funciona como diodo volador, y R3 es la resistencia de D1 en conducción.
Si el interruptor está cerrado y esperamos para siempre, una corriente de 10 Ma fluye a través del circuito, y el inductor almacena una energía de 50µJ (50 micro Julios).
Usando la teoría de conservación de energía:
Si se abre el interruptor, el inductor invierte la polaridad para tratar de mantener la corriente de 10 Ma. El diodo volador está sesgado en la conducción, y una energía de 50µJ se disipa a través de la resistencia del diodo en \5 5(L/R) = 500\mathrm{ms}\$. La potencia disipada en el diodo es de 50µJ / 500ms = 100µW (100 micro vatios).
\$(1/10) (10\mathrm{mA} ^2) (10\mathrm{ohmios}) = 100\mathrm {\mu W} \
Para responder a la última pregunta: la corriente de diodo durante la descarga se puede considerar como igual a la corriente de carga de estado estacionario de 10mA cuando se usa la ecuación:\P P = 1/10 (I^2) R\$. Mientras que la corriente durante la descarga inductiva en realidad disminuye exponencialmente y no es un 10mA constante, esta simplificación permitirá cálculos rápidos de la potencia de diodo requerida en un circuito al conocer las condiciones iniciales.
La mejor de las suertes con tus diseños y nunca uses la tecnología para propósitos malvados.