Estoy diseñando un circuito que requiere un pulso de alto voltaje para encender una bujía. Estoy pensando en usar un inductor para proporcionar este pulso (a través de un retroceso inductivo), pero estoy luchando por descubrir cómo hacer que funcione sin destruir mi fuente de alimentación.
Entiendo que las bujías en un automóvil se disparan de manera similar usando una bobina de encendido (que en realidad es como un transformador, por lo que el lado de alto voltaje está aislado del lado de bajo voltaje). Sin embargo, no he podido averiguar cómo se protege la batería del pico de voltaje masivo. Por lo que puedo decir, un diodo flyback en el primario también evita picos en el secundario, por lo que parece casi imposible obtener un pico.
Mi diseño no usa un transformador, ya que parecía que no había diferencia entre usar un inductor y un transformador. Entonces, actualmente estoy diseñando el circuito con un inductor, aunque podría cambiarlo a un transformador si esa es la única forma de hacerlo. El circuito se ve así:
Estoy simulando la bujía como un elemento de alta resistencia (100 GOhm). La resistencia de 1,4 kOhm se usa para ajustar el voltaje de salida, según tengo entendido, el voltaje de salida está dado por V = I * R , donde I es la corriente a través del inductor antes de cambiar, y R es la resistencia del circuito RL. La resistencia de 1 ohmio se utiliza para limitar la corriente a través de la resistencia.
Este circuito técnicamente hace lo que quiero que haga. Produce un pico de voltaje muy alto (creo que alrededor de 7 kV) cuando se abre el interruptor. Sin embargo, el cambio es el verdadero problema. Si uso un interruptor de estado sólido (MOSFET, SSR, etc.), habría problemas importantes con la clasificación de voltaje de los interruptores, ya que será muy difícil encontrar un interruptor que esté bien con 7 kV cayendo sobre él. . La alternativa más fácil es usar un relé, pero necesito evitar que los contactos del relé se enciendan. La única forma que conozco de evitar este problema es usar un diodo flyback, pero eso también reducirá el voltaje producido por el inductor, por lo que es poco probable que se encienda la bujía.
La única solución que se me ocurrió es usar un fusible reiniciable PPTC para bloquear corrientes altas (ya que algo mayor que ( 5 V/1 Ohm = ) 5 A sería inusual en el circuito anterior), pero eso también dependería de el fusible está clasificado para voltajes muy altos. ¿Hay alguna forma mejor de hacer esto? ¿Cómo hacen esto los automóviles sin tener una gran diferencia de potencial entre el terminal positivo de la batería y el terminal positivo del inductor en la bobina de encendido?
¿Cómo puedo usar el voltaje generado por el retroceso inductivo?
La corriente que fluye a través de un inductor, al cerrar los contactos del interruptor, daría como resultado que la energía se almacene en su campo magnético. La interrupción de la corriente, causada por la apertura de los contactos del interruptor, conduciría a un colapso del campo magnético y la consiguiente inducción de un alto voltaje que se dispararía a través de los contactos abiertos para transferir energía de regreso a la fuente.
Si ese inductor formara el primario de una bobina de encendido con una relación de vueltas de 1:100, el voltaje de alrededor de 200 V inducido por él sería aumentado por el secundario a alrededor de 20 kV y alimentado a la bujía a través de un cable de alta tensión. .
Un capacitor a través de los contactos proporcionaría un camino para que la corriente inducida debilite la chispa y minimice las picaduras.
En un sistema de encendido por descarga de capacitor, un capacitor, cargado a un voltaje alto, se descargaría a través del primario de la bobina de encendido para generar un voltaje extra alto en el secundario.
¿Hay alguna forma mejor de hacer esto?
Usas un transformador elevador.
Si la relación de aumento es (digamos) 50:1 y el voltaje de salida es (digamos) 10 kV antes de que se encendiera, entonces la fuerza contraelectromotriz del voltaje primario es: -
Tenga en cuenta que cuando la salida secundaria produce una chispa de 10 kV, provoca una fuerza contraelectromotriz primaria de 10 kV dividida por la relación de transformación inversa, es decir, entonces funciona como un transformador reductor.
Así es como los transformadores flyback pueden generar grandes voltajes sin una fuerza contraelectromotriz excesiva en el primario.
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