¿Qué es una carga inductiva sujeta?

Tiene una carga inductiva sujeta y lo que se conoce como voltaje de retroceso inductivo es lo que se sujeta.

Considere la corriente en el inductor con el transistor encendido en algún momento$t_0$con una corriente$I_0$.

Ahora apague el transistor, recordando que no será instantáneo. La corriente pasará de$I_0$a cero en algún tiempo$t_x$.

A medida que la corriente disminuye , tenemos un cambio en la corriente de$-\frac {\delta I} {\delta t}$(que es realmente más preciso en este caso asumiendo una tasa de cambio lineal de corriente).

Combinando nuestra corriente con la ecuación estándar para la patada inductiva, el voltaje a través de este inductor es, por lo tanto,$(-)(-)\ L\frac {\delta I} {\delta t}$; este es un punto importante: el voltaje en el colector del transistor (si no está sujeto) puede alcanzar enormes potenciales.

Si tomo una corriente de carga de unos modestos 50 mA y un tiempo de conmutación de 20 nseg (nada raro), con un inductor de 20 μH, entonces el voltaje del colector iría a 62 V, dado por la patada inductiva más el suministro de 12 V ( y probablemente más, ya que la verdadera tasa de cambio instantánea bien puede ser más rápida en algún punto durante el decaimiento actual).

Esto destruiría una parte de 40V; el diodo sujeta el colector a no más de Vcc + una caída de diodo (alrededor de 12,7 V) y forma un bucle de corriente circulante para la corriente de caída cuando se apaga el interruptor.

Puede ser informativo ver el circuito de prueba para una carga inductiva sin sujeción (a menudo especificada para MOSFETS):

Aquí, el diodo de avalancha interno inherente al MOSFET logra una acción de sujeción .

Imaginemos su circuito de ejemplo, excepto con el inductor reemplazado por una resistencia. Este es un circuito realmente simple: cuando el transistor está encendido, la corriente a través de él viene dada por V = IR. Cuando el transistor está apagado, no fluye corriente.

Ahora, vuelva a agregar el inductor. Al inductor no le gusta que cambie la corriente que fluye a través de él: sin importar cuántos amperios sea (0, 1 o 42), el inductor quiere que permanezca así (debido al almacenamiento de energía como un campo magnético: tiene que 'cargar' el campo magnético para aumentar la corriente o 'descargarlo' para reducir la corriente). Se resiste a cumplir con V = IR.

Entonces, en el circuito de ejemplo, cuando se enciende el transistor, la corriente tardará un tiempo en alcanzar su valor máximo. En la mayoría de los casos, realmente no te importa. El problema surge cuando apaga el transistor: el inductor no quiere que el flujo de corriente se detenga y sigue cargando el transistor. La energía almacenada en el campo magnético del inductor tiene que ir a alguna parte. Esto provoca un ENORME pico de voltaje entre el inductor y el transistor que probablemente exceda la clasificación de voltaje del transistor y lo dañe.

Para eso está el diodo de sujeción: evitará que el nodo entre el inductor y el transistor supere el voltaje de la fuente de alimentación y dañe el transistor.

El transistor T1hace que la corriente fluya desde la fuente de +12 V CC y a través del inductor. La corriente finalmente se estabilizará en algún punto debido a la resistencia de CC del inductor.

Si la corriente en la base de T1disminuye, T1también detiene el flujo de corriente en el inductor. En este punto, el campo magnético colapsa, lo que puede provocar que el voltaje a través de la bobina se "invierta". Es decir, la corriente intentaría fluir en la dirección opuesta. El diodo D1se polariza directamente y aparece como un circuito de muy baja impedancia para la corriente en el inductor. De esta manera, D1"sujeta" el inductor.