Diodo no se comporta como cortocircuito

Hace poco comencé a jugar con el simulador de circuitos 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)

Sin haber mirado la simulación, me aventuraré a adivinar diciendo que está simulando con precisión la liberación de humo mágico de dicho diodo.
Ah, no es el caso. El circuito del simulador contiene una resistencia limitadora de corriente que no se mencionó en la pregunta.
Editado para reflejar eso + captura de pantalla del esquema y formas de onda.

Respuestas (5)

Como han señalado otros, un diodo no es un circuito corto (o abierto) "perfecto". Sin embargo, si comprende sus "limitaciones", entonces puede usar el comportamiento idealizado en todos los lugares, excepto en el área de limitaciones.
Para su circuito 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 al suministro. Entonces, el diodo está polarizado hacia adelante y actúa como un cortocircuito.
A medida que el inductor alcanza el estado estacionario, el voltaje a través de él se vuelve cero y, por lo tanto, el voltaje a través del diodo se vuelve cero. Dado que el diodo necesita al menos 0,6 V para polarizarse directamente, deja de conducir cuando el voltaje en el inductor desciende por debajo de 0,6 V. En este punto, el circuito se comporta como si solo la resistencia y el inductor (en serie) estuvieran conectados a la fuente.
Espero que ahora pueda ver que su simulador muestra el comportamiento correcto del circuito.

Inicialmente, el inductor resiste el cambio de corriente, lo que convierte al diodo en 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 que tener en cuenta una caída de tensión directa (normalmente 0,6 V), por lo que no conducirá ninguna corriente después de que la tensión en el inductor caiga por debajo de la tensión directa del diodo.

Además, cuando apaga ese circuito, es probable que fríe el diodo con EMF posterior.
@Meis, pero ¿por qué la corriente está tratando de atravesar el inductor de todos modos, si un diodo debe comportarse como un cortocircuito cuando el voltaje es mayor que el voltaje directo?
@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.
@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?
El pico de voltaje no sería tan corto, considerando que no hay nada en el circuito para disipar el EMF posterior del inductor (bastante considerable). No he hecho los cálculos, pero me atrevo a suponer que uno tendría que traer un diodo bastante robusto para evitar una avería inversa.

Sí, los carteles anteriores tienen razón. Para aclarar aún más, un diodo no es un cortocircuito sino un dispositivo de umbral, comienza a conducir siempre que el voltaje a través de él (cuando está orientado correctamente para conducir) es mayor que algún valor, generalmente 0.6V (pero puede diferir para tipos especiales) .
Por lo tanto, se comporta así siempre que el voltaje sea inferior a 0,6 V, no fluirá corriente y cuando el voltaje supere este umbral, fluirá corriente.

El inductor responde a cambios bruscos de corriente de diferente manera, presenta algo llamado impedancia, es decir que si bien tiene una resistencia R también tiene una inductancia L, 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 inicialmente es casi cero, solo para establecerse un breve momento después con corrientes más pequeñas y voltajes 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, dejando 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.

Un arreglo muy común generalmente llamado 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 vuelve a estar cerca de cero. Simplemente traduje las ecuaciones y observaciones anteriores en términos simples, espero que ayude.

En el futuro, debe dividir las respuestas en párrafos para que sean más fáciles de leer. Y un interruptor no es un grifo: cuando abres un interruptor, la corriente deja de fluir. // (Esta vez, lo he editado para ti).
+1 por mencionar que un diodo no es un cortocircuito real.
Puede valer la pena agregar un poco sobre la característica IV de un diodo típico junto con la ecuación de Shockley.

Cuando ha pasado suficiente tiempo, el inductor se comporta como un cortocircuito y pasa por alto el diodo. Eso significa V d = 0 y no fluye corriente a través del diodo.

OTOH, en el momento preciso de la conmutación, el inductor intentará mantener su corriente (que pasa a ser cero porque no está energizado). Debido a eso, se comporta brevemente como un circuito abierto y toda la corriente fluye a través del diodo, que estará polarizado hacia adelante hasta que el voltaje en el inductor caiga por debajo de V F .

Para un inductor,

V = L d i d t

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.