¿Se necesitan diodos de retorno para este inductor controlado por voltaje de amplificador operacional?

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Comprendo la necesidad de diodos de retorno cuando intento cambiar bruscamente la corriente del inductor con un interruptor mecánico o cuando utilizo un BJT / MOSFET como interruptor.

Ahora, suponga que yo (linealmente) controlo el voltaje a través de una bobina con este circuito de amplificación operativa:

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Me parece que no se necesita un diodo de retorno de corriente con este circuito, incluso si imaginamos que el op-amp no tiene diodos internos entre su terminal de salida y sus terminales de alimentación.

Digamos que el circuito es estable en Vin = 4V, por lo que la corriente de la bobina es 6A (de derecha a izquierda). Entonces vamos a pasar Vin a 7V, lo que debería disminuir la energía almacenada en la bobina. En mi opinión, el amplificador operacional simplemente debe reducir la corriente que fluye a través del transistor inferior de su etapa de salida a una velocidad que hace que el EMF de la bobina dé como resultado 7 V en la salida del amplificador operacional (cuando se pisa a Vin la media de 6A a R1). que el lado derecho de L1 está a 4 V, por lo que el EMF inducido a través de L1 haría que su lado izquierdo sea 3V más alto que el lado derecho en ese instante). Este cambio actual finaliza cuando 3A atraviesan el inductor.

Mi pregunta es: ¿Mi entendimiento es correcto y la teoría dicta que no se necesita un diodo de retorno para este circuito? Si es así, ¿falta algo en este modelo simplificado que requiera un diodo de retorno en aplicaciones reales?

Tenga en cuenta que esta es una pregunta más teórica dirigida a mejorar mi comprensión y modelo mental de los amplificadores operacionales, por lo que las respuestas a lo largo de la línea de "solo lanzar un diodo allí para estar seguro" son innecesarias. Esta es una versión simplificada de mi circuito real que tiene dos fuentes de alimentación y regula la corriente (usando una resistencia de detección de corriente entre el inductor y tierra), por lo que cualquier explicación que permita la extrapolación a circuitos más complejos es bienvenida.

    
pregunta GummiV

3 respuestas

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Todavía agregaría diodos entre la salida del opamp y ambos rieles de suministro.

Dichos diodos ya están presentes de todos modos dentro del opamp (para protección contra ESD), pero no desea dañar estos diodos ya que entonces tendría que reemplazar el opamp.

Tiene razón en que, en condiciones normales de trabajo, la corriente a través de la bobina no se interrumpe (lo que es la causa del alto voltaje dañino), pero ¿qué sucede cuando se enciende, apaga o se produce un fallo en el suministro?

Así que no me arriesgaría y solo agregaría diodos de polarización inversa para proteger la salida del opamp. Usaría diodos Schottky rápidos que pueden manejar una corriente directa de 1 A (esto es solo mi suposición).

    
respondido por el Bimpelrekkie
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Cuando intenta cambiar instantáneamente la corriente de 6 amperios a 3 amperios, el lado izquierdo del inductor reaccionará de manera que la corriente fluya a 6 amperios (solo por un corto tiempo hasta que la energía almacenada se pierda en algún lugar) . Por lo tanto, su única opción es generar un voltaje que sea lo suficientemente alto como para forzar la corriente a través del transistor superior en su etapa push-pull dentro del amplificador operacional (o generar una chispa).

Dado que este transistor superior nunca se enciende de manera intencional en ninguno de los dos escenarios, el inductor generará instantáneamente un voltaje cada vez mayor hasta que el transistor se rompa o se produzca una chispa en algún lugar.

Me parece que se necesita un diodo de protección.

    
respondido por el Andy aka
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A menudo, cuando tiene un circuito discreto de empuje y tracción, no necesita diodos de retorno, pero no harán ningún daño al colocarlo, y si no puede analizar la sección de salida del amplificador (tal vez el circuito integrado) del amplificador para determinar que no son no necesarios, esta es una buena práctica (y económica). En este caso, solo puede sumir la corriente, por lo que se necesitaría un diodo para el suministro de +10. Un diodo Schottky es mucho más seguro que un diodo normal ya que poca corriente fluirá a través de uniones internas cuando el Schottky conduce en paralelo. La corriente que fluye a través de las uniones internas podría causar problemas que son difíciles de predecir.

Tenga en cuenta que todavía hay algo de qué preocuparse: si existe tal diodo (o su equivalente) y si la fuente de alimentación de 10 V se desconecta repentinamente, el campo de colapso puede hacer que la tensión de alimentación al chip aumente lo suficiente nivel para dañar el chip (dependiendo de la capacitancia del bus, etc.). Por lo tanto, un Zener o un TVS capaz de absorber la energía en la bobina puede ser una buena idea: póngalo de +10 a tierra, o de la salida del amplificador a tierra.

    
respondido por el Spehro Pefhany

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