Diodo que no se comporta como cortocircuito


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Recientemente comencé a jugar con el simulador de circuito en línea y en un circuito muy simple no puedo entender el comportamiento

Tengo una fuente de voltaje conectada a través de una resistencia limitadora de corriente a un diodo y un inductor en paralelo. Hasta donde yo sé, un diodo debería comportarse como un cortocircuito cuando su ánodo está conectado al terminal positivo de la fuente de voltaje. En este simulador sucede algo muy extraño: cuando cierro el interruptor, pasa mucha corriente a través del diodo (y una cantidad muy pequeña a través del inductor) y después de un par de segundos no hay una caída significativa de la corriente a través del diodo hasta que se detiene. completamente. ¿Porqué es eso?

ingrese la descripción de la imagen aquí

enlace para mi circuito en el simulador: Enlace (haga clic en el interruptor para cerrarlo y ver la simulación)


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Sin haber visto la simulación, me aventuraré a adivinar diciendo que simula con precisión la liberación de humo mágico de dicho diodo.
Mels

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Oh, no es el caso. El circuito en el simulador contiene una resistencia limitadora de corriente que no se mencionó en la pregunta.
Mels

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Editado para reflejar esa captura de pantalla + de esquemas y formas de onda.
Enric Blanco

Respuestas:


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Como otros han señalado, un diodo no es un circuito corto (o abierto) "perfecto". Sin embargo, si comprende sus "limitaciones", puede utilizar el comportamiento idealizado en todos los casos, excepto el área de limitaciones.
Para su circuito en particular, debe saber que un inductor aparece inicialmente como un circuito abierto, y luego como un cortocircuito después de alcanzar el estado estable. Lo que esto significa es que inicialmente, su circuito se comporta como si solo la resistencia y el diodo (en serie) estuvieran conectados a la fuente. Entonces el diodo está polarizado hacia adelante y actúa como un corto.
Cuando el inductor alcanza el estado estable, el voltaje a través de él va a cero y, por lo tanto, el voltaje a través del diodo va a cero. Dado que el diodo necesita al menos .6V para ser polarizado hacia adelante, deja de conducir cuando el voltaje en el inductor cae por debajo de .6V. En este punto, el circuito se comporta como si solo la resistencia y el inductor (en serie) estuvieran conectados al suministro.
Espero que ahora se puede ver que el simulador se muestra el comportamiento del circuito correcto.


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Inicialmente, el inductor resiste el cambio de corriente, lo que hace que el diodo sea el camino de menor resistencia y hace que transporte la mayor parte de la corriente. Cuando se acumula el campo magnético en el inductor, el voltaje a través de él disminuye a medida que permite que pase más corriente. El diodo tiene una caída de voltaje directo (típicamente 0.6V) para tener en cuenta, por lo que no conducirá ninguna corriente después de que el voltaje a través del inductor caiga por debajo del voltaje directo del diodo.


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Además, cuando apaga ese circuito, es probable que freír el diodo con EMF posterior.
Simon Richter

@Meis, pero ¿por qué la corriente intenta atravesar el inductor de todos modos, si un diodo debería comportarse como un cortocircuito cuando el voltaje en él es mayor que el voltaje directo?
Yanivps

@yanivps, porque un diodo no se comporta como un cortocircuito. La idea de que un diodo actúa como un cortocircuito en una dirección y un circuito abierto en la otra es una simplificación significativa de su comportamiento real.
Solomon Slow

@SimonRichter ¿No podrían muchos diodos de potencia (incluida la serie 1N400x) manejar el pico de voltaje corto considerando el hecho de que tienen una capacitancia distinta de cero?
Caleb Reister

El pico de voltaje no sería tan corto, teniendo en cuenta que no hay nada en el circuito que disipe el EMF posterior del inductor (bastante considerable). No he hecho los cálculos, pero me atrevería a suponer que uno tendría que traer un diodo bastante robusto para evitar un colapso inverso.
Mels

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Sí, los carteles anteriores son correctos. Para aclarar aún más, un diodo no es un cortocircuito sino un dispositivo de umbral, comienza a conducirse cuando el voltaje a través de él (cuando está orientado adecuadamente para conducir) es mayor que algún valor, típicamente 0.6V (pero puede diferir para tipos especiales) .
Por lo tanto, se comporta así cuando el voltaje es inferior a 0,6 V, no fluye corriente y cuando el voltaje supera este umbral, la corriente fluye.

El inductor responde a cambios repentinos en la corriente de una manera diferente, exhibe algo llamado impedancia, es decir, aunque tiene una resistencia R, también tiene una inductancia L, un componente que depende directamente de la frecuencia.

Entonces, un inductor cuando se conecta o desconecta repentinamente de un suministro de voltaje reacciona aumentando el voltaje por un breve tiempo y la corriente es inicialmente casi cero, solo para establecerse un breve momento más tarde con corrientes y voltajes más pequeños que se acercan a cero.

El diodo en el circuito ve este aumento en el voltaje (mientras que la corriente todavía es casi cero en la bobina) y se cierra, permitiendo que el pico fluya a través de él, reduciendo también el voltaje excesivo en la bobina y, por lo tanto, la gran corriente en el diodo que fluye por muy poco tiempo.

Una disposición muy común, generalmente llamada SNUBBER, es lo que encontrará en algunos relés de conmutación o incluso en dispositivos de estado sólido. Su función es evitar que el pico de voltaje excesivo rompa el aislamiento de la bobina conduciendo temporalmente el pico de voltaje grande y luego cerrar cuando el voltaje en la bobina regrese cerca de cero. Simplemente traduje las ecuaciones y observaciones anteriores en términos simples, espero que ayude.


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En el futuro, debe dividir las respuestas en párrafos para que sean más fáciles de leer. Y un interruptor no es un toque: cuando abre un interruptor, la corriente deja de fluir. // (Esta vez, lo he editado para ti.)
Oskar Skog

+1 por mencionar que un diodo no es un cortocircuito real.
Oskar Skog

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Puede valer la pena agregar un poco sobre la característica IV de un diodo típico junto con la ecuación de Shockley.
Caleb Reister


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Para un inductor,

V=Lreyoret

En cualquier condición de estado estable, no hay cambio de corriente contra el tiempo, por lo tanto, el voltaje a través del inductor DEBE ser cero.

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