¿Cómo debo entender back-EMF en un inductor?

ACTUALIZAR:

Volví a ejecutar la simulación con un inductor de 10 µH y obtuve lo siguiente:

lo que parece indicativo de un comportamiento similar a la recuperación inversa en un diodo, tal vez el propio diodo del cuerpo, pero no creo que las condiciones sean las correctas para eso. Creo que es el MOSFET en sí ... aunque también aparece lo mismo con un BJT. Dicho esto, sospecho un poco que la pendiente coincida con la pendiente de carga del inductor, pero supongo que no es sorprendente que coincida, ya que es un pico de corriente que debe fluir a través del inductor, incluso si es el transistor el responsable.

100 ohmios, 10 µH:

10 ohmios, 10 µH:

Parece que tuvo la mala suerte de elegir una frecuencia y una inductancia demasiado altas, por lo que la corriente nunca tuvo tiempo suficiente para acumularse y se mantuvo en una magnitud similar al pico de recuperación inversa y todo se desangró. Aquí está su simulación a 7 mH con una frecuencia mucho más baja:

Acabo de simular el uso de interruptores en lugar de transistores y no muestra un subimpulso. El modelo para el interruptor asignado al componente "SW" fue:

 .model MYSW SW(Ron=1 Roff=1Meg Vt=.5 Vh=-.4)

a través de la directiva Spice, según LTspice: interruptores controlados por voltaje .

Con 10 µH, agregar 200 pF C _ds y C _gs al interruptor produce la siguiente forma de onda que se parece más o menos a la que tiene, por lo que tal vez no sea nada de recuperación inversa, sino solo capacitancias parásitas, pero no parece sonar tanto como yo pensé que sería:

YA NO ES RELEVANTE:

Un inductor tiene dos modos: como carga, cuando una fuente bombea corriente a través de él, almacena energía en su campo magnético. Mientras esto sucede, el voltaje del inductor resiste el voltaje de la fuente. Este es el EMF posterior. En su circuito publicado, es decir, cuando el interruptor está cerrado, la corriente fluye en el sentido de las agujas del reloj y el voltaje del inductor es + en la parte superior, - en la parte inferior.

El segundo modo es cuando el inductor es la fuente en sí y esto sucede cuando la fuente externa que conduce la corriente a través del inductor disminuye (o, en casos extremos, se elimina/interrumpe). Cuando esto sucede, el campo magnético del inductor colapsa y se libera la energía. El inductor usa esta energía para tratar de mantener la corriente a través de sí mismo (no el circuito) al mismo nivel. Ahora, el inductor actúa como una fuente. El voltaje del inductor ahora es - en la parte superior y + en la parte inferior. Como si fuera una batería. Este es el -EMF delantero . La corriente continúa fluyendo en el sentido de las agujas del reloj.

El MOSFET intenta abrirse, pero el campo magnético que se colapsa en el inductor genera el voltaje que sea necesario atravesar para mantener la corriente en el nivel restante. Solo hay energía finita, por lo que no puede mantener esto para siempre y la corriente disminuye a medida que se agota la energía. Pero cuanto mayor es la impedancia presente, mayor es el voltaje requerido, más energía se requiere, más rápido se gasta la energía en el campo magnético y más rápido la corriente cae a cero. El inductor obliga al MOSFET a entrar en una ruptura entre fuente y drenaje en el circuito anterior para mantener el flujo de corriente.

En ningún momento la corriente se invierte y fluye en sentido contrario a las agujas del reloj. El voltaje del inductor es lo único que se invierte cuando el inductor pasa de tener su campo magnético acumulado/cargado a tener su campo magnético colapsado/gastado, pero la corriente continúa en el sentido de las agujas del reloj todo el tiempo.

Diodos de retorno:

El MOSFET tiene un diodo de cuerpo parásito, pero no es un diodo flyback. En algunos circuitos (como un puente H) puede cumplir la función de un diodo flyback, pero en su esquema no está en la posición correcta para actuar como tal. Un verdadero diodo flyback le da a la corriente a través del inductor una ruta de menor impedancia para circular en un bucle a través del inductor, de modo que el pico de voltaje generado por el inductor no sea tan alto y, por lo tanto, no sea tan dañino. En su circuito, sería un diodo colocado en antiparalelo al inductor. Esto funciona porque el inductor solo trata de mantener la corriente que fluye a través de sí mismo , no del bucle del circuito. La corriente a través del MOSFET puede caer a cero casi instantáneamente, pero mientras la corriente pueda encontrar su camino a través del inductor, eso es todo lo que le importa al inductor.

¿Eso aclara las cosas?

La corriente es muy parecida a un tren de carga en movimiento. Puede hacer que el motor produzca una fuerza que empuje el tren. Pero levante una pared para tratar de detener el tren y ese tren producirá una fuerza enorme a través de su impulso e inercia para atravesar esa pared y tratar de mantener el tren en marcha a la misma velocidad. Hace esto incluso si apaga el motor y lo hace incluso si la fuerza producida por el motor no fue suficiente para empujar a través de la pared por sí solo (es decir, comenzando desde velocidad cero y simplemente acelerando contra la pared), similar a cómo el voltaje de retorno puede ser mucho más alto que el voltaje de la fuente.

Los inductores quieren mantener constante la corriente que los atraviesa a toda costa (ya sea 0A, 100A, etc.). Cuando alguien está tratando de cambiar la corriente, el inductor inyectará un voltaje para tratar de mantener la corriente. Cuanto más rápido cambie la corriente, mayor será el pico de voltaje. Si tiene un diodo de rueda libre, no se necesita mucho voltaje para que el inductor siga funcionando. El flujo se extinguirá lentamente y la corriente continuará pasando fácilmente a través del inductor, extinguiéndose lentamente. Sin este diodo, el inductor se está volviendo cada vez más desesperado construyendo un voltaje cada vez más alto. Esto es lo que hace una bobina de encendido. La polaridad depende de en qué dirección se cambia la corriente. Si el factor externo está tratando de aumentar la corriente, entonces el voltaje inducido por la bobina está trabajando en contra de la fuente de alimentación, tratando de mantener la misma actualidad. Por otro lado, si está tratando de disminuir la corriente (por ejemplo, apagar el interruptor), entonces el inductor acumula un voltaje para trabajar con su fuente de alimentación. Espero que esto tenga sentido. Por cierto. el condensador hace lo contrario. Siempre quiere mantener el mismo voltaje e "inyectará" una corriente tratando de mantenerlo así.

Tal vez esta no sea la solución al problema, pero vale la pena señalar que si agregamos un capacitor a la capacitancia parásita DS, la corriente no cambia de dirección mientras Vgs está pulsando y la frecuencia natural cambia considerablemente después: