インダクタ整流回路

ダイオードの一般的な用途は、誘導性の「キックバック」を軽減することです。インダクタを流れる直流が遮断されたときに生成される高電圧のパルスです。

保護なしの誘導キックバック

たとえば、次の図のこの単純な回路で、誘導性キックバックに対する保護はありません。

誘導キックバック：（a）スイッチが開いています。 （b）スイッチが閉じていると、電流はバッテリーから極性が一致するバッテリーを持つコイルを通って流れます。磁場はエネルギーを蓄えます。 （c）スイッチが開いていても、磁場が崩壊しているため、コイルに電流が流れ続けます。コイルの極性の変化に注意してください。 （d）コイル電圧対時間。

押しボタンスイッチが作動すると、電流がインダクタを通過し、インダクタの周囲に磁界が発生します。スイッチが非作動になると、その接点が開き、インダクタを流れる電流が遮断され、磁場が急速に崩壊します。ワイヤーのコイルに誘導される電圧は、変化率に正比例するためです。 磁束の時間の経過とともに（ファラデーの法則：e =NdΦ/ dt）、コイルの周りの磁気のこの急速な崩壊は、高電圧の「スパイク」を生成します。

問題のインダクタがソレノイドやリレー（通電時に磁場を介して物理的な力を生成する目的で構築された）などの電磁石コイルである場合、誘導性の「キックバック」の効果はまったく有用な目的を果たしません。実際、接点で過度のアーク放電を引き起こし、接点の耐用年数を大幅に短縮するため、スイッチにとって非常に有害です。

保護付きの誘導キックバック

スイッチが開いたときに発生する高電圧トランジェントを軽減するための実用的な方法の中で、いわゆる整流ダイオードほど単純な方法はありません。 下の図で。

保護付きの誘導キックバック：（a）スイッチが開いています。 （b）スイッチを閉じ、磁場にエネルギーを蓄えます。 （c）スイッチが開いており、誘導キックバックがダイオードによって短絡されています。

この回路では、ダイオードはコイルと並列に配置されているため、スイッチを介してDC電圧がコイルに印加されると逆バイアスがかかります。したがって、コイルに通電すると、上の図（b）ではダイオードに電流が流れません。

ただし、スイッチを開くと、コイルのインダクタンスは、電流を同じ大きさで同じ方向に維持するために、逆極性の電圧を誘導することによって電流の減少に応答します。コイル全体の電圧極性のこの突然の反転は、ダイオードを順方向にバイアスし、ダイオードはインダクタの電流の電流経路を提供するため、上の図（c）で突然ではなく、蓄積されたエネルギーがゆっくりと放散されます。

その結果、崩壊する磁場によってコイルに誘導される電圧は非常に低くなります。以前のように数百ボルトではなく、ダイオードの順方向電圧降下にすぎません。したがって、スイッチの接点は、この放電時間中にバッテリ電圧に約0.7ボルト（ダイオードがシリコンの場合）を加えたものに等しい電圧降下を経験します。

整流ダイオード

エレクトロニクス用語では、転流 電圧極性または電流方向の反転を指します。したがって、整流ダイオードの目的 電圧が極性を反転させるたびに作用します。たとえば、誘導コイルを流れる電流が遮断された場合などです。整流ダイオードのあまり正式ではない用語は、スナバです。 、誘導キックバックを「スナブ」または「スケルチ」するためです。

整流ダイオードのデメリット

この方法の注目すべき欠点は、コイルの放電に余分な時間がかかることです。誘導電圧は非常に低い値にクランプされているため、時間の経過に伴う磁束の変化率は比較的遅くなります。ファラデーの法則では、磁束の変化率（dΦ/ dt）は、誘導された瞬間的な電圧（ e ）に比例すると説明されていることに注意してください。 または v ）。瞬時電圧が低い数値に制限されている場合、時間の経過に伴う磁束の変化率も同様に低い（遅い）数値に制限されます。

電磁石コイルが整流ダイオードで「スナッブ」されると、磁場は、スイッチを離すとほぼ瞬時に磁場が消えた元のシナリオ（ダイオードなし）と比較して、比較的遅い速度で消散します。問題の時間はおそらく1秒未満ですが、整流ダイオードがない場合よりもかなり遅くなります。コイルが電気機械式リレーを作動させるために使用される場合、これは耐え難い結果になる可能性があります。これは、リレーがコイルの電源を切ると自然な「時間遅延」を持ち、わずか1秒の不要な遅延でさえも大混乱を引き起こす可能性があるためです。回路。

整流ダイオードを使用した理想的な動作

残念ながら、誘導性キックバックの高電圧過渡現象を排除することはできません コイルの高速減磁を維持する：ファラデーの法則に違反することはありません。ただし、ゆっくりとした減磁が受け入れられない場合は、コイルの電圧をある程度高いレベルに上げることで、過渡電圧と時間の間に妥協点が生じる可能性があります（ただし、整流ダイオードがない場合ほど高くはありません）。次の図の概略図は、これを行う方法を示しています。

（a）直列抵抗を備えた整流ダイオード。 （b）電圧波形。 （c）ダイオードのないレベル。 （d）ダイオード付きのレベル、抵抗なし。 （e）ダイオードと抵抗による妥協レベル。

整流ダイオードと直列に配置された抵抗により、コイルの誘導電圧がダイオードの順方向電圧降下よりも高いレベルまで上昇するため、減磁のプロセスが促進されます。もちろん、これによりスイッチの接点に大きなストレスがかかるため、抵抗はその過渡電圧を許容可能な最大レベルに制限するサイズにする必要があります

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