Гашение импульса самоиндукции., Как сделать? Опции

[A.T.Tappman]

Есть катушка без сердечника индуктивностью ~430мкГн, которая обычным полевиком переодически сажается на землю. Частота следования импульсов 500Гц, длительность импульса от 200мкс до 1.8мс. Пробовал гасить выброс примерно так же, как в обратноходах делается (модельку в Микрокапе гонял). Выброс гасится, но спад импульса затягивается, что есть очень плохо. Можно ли как-то прибить выброс, но не затягивать при этом фронты?

[yura-rf]

Та-ак, братцы, придётся вспоминать физику.

Продолжаем вспоминать

Для начала, рассмотрим уравнение:
E = -L(dI/dt),
где E - э.д.с., действующая в контуре, L - индуктивность, I - ток в контуре, t - время.
Для начала, положим активное сопротивление контура (катушки и подводящих проводов) равным 0:
R = 0.
Тогда скорость изменения тока в катушке после размыкания питающего ключа будет:
dI/dt = -E/L.
Взяв в качестве E = Ед - напряжение на открытом диоде, равное 1В, получим
dI/dt = -1/L (А/с).
Включив последовательно с ним стабилитрон, скажем, на 9В, будем иметь
dI/dt = -10/L (А/с), т.е., в 10 раз бОльшую скорость спада тока через катушку.

Не совсем понятно, можно ли приравнивать напряжение на диоде 1В (стабилитроне 10В) к ЭДС самоиндукции. dI/dt зависит от величиы тока в данный момент времени. Из формулы dI/dt=-U/L следует, что скорость dI/dt - постоянная =-10/L.

Также из этого следует, что взять стабилитрон на 100В (и больше) скорость спада тока возрастет еще в 10раз. В пределе можно получить, что стабилитроном будет искровой промежуток, пока где-нибудь в схеме что-нибудь не пробъется.

Реально есть еще встроенный в полевик (основной, которым формируется импульс на катушке) диод, и ЭДС самоиндукции замыкается через диод и источник питания.
При уменьшении напряжения на цепи диод-стабилитрон ниже Uст. цепочка выключается, а переходные процессы, "звон" продолжаются.

Предлагаю также рассмотреть случай закоротки идеальной катушки с током идеальным ключом. Случай вовсе не фантастический, если вспомнить о существовании явления сверхпроводимости.
Теперь предположим, что в контуре присутствует не равное 0 сопротивление:
R = Rк+Rпр+Rкл - суммарное активное сопротивление катушки, подводящих проводов и ключа соответственно.
Тогда, в случае ключа на полевике, получим:
dI/dt = -R*I / L.
Предлагаю самостоятельно решить данное дифф. уравнение, положив нач. значение I=Iн, не равное 0, и выяснить, почему постоянная времени RL-цепи определяется, как L/R.
Если взять в качестве ключа источник напряжения (диод, или цепочку диод-стабилитрон), формУла примет вид:
dI/dt = -(E+R*I) / L.
нетрудно убедиться, что спад тока до 0 при бОльшем напряжении источника происходит также значительно быстрее. Это понятно даже интуитивно.

Есть встречное предложение
Посмотреть на задачу через энергию поля в катушке. Сила тока в катушке в импульсе Iо. После импульса в катушке запасена энергия W0=L*I0*I0/2. Ее нужно как можно быстрее превратить в тепло, чтобы убрать звоны в катушке и наблюдать информативные сигналы ближе к окончанию импульса.

Замыкаем катушку на резистор R.
На сопротивлении выделяется мощность: P(t)=I(t)*I(t)*R.
Из E=-L*dI/dt. -> R*I=-L*dI/dt. -> I=Io*exp(-R*t/L).
P(t)=R*Io*Io*exp(-2*R*t/L). W=integral(P, dt).



моделируем схему:


Последовательно: нет диода, 1 диод, диод+стабилитрон на 10В.





уф-ф-ф-ф-ф
Зато есть поле для критики

[Stanislav]

Не совсем понятно, можно ли приравнивать напряжение на диоде 1В (стабилитроне 10В) к ЭДС самоиндукции.

А это как? Что значит "приравнять", и с помощью какого опыта Вы сможете отличить ЭДС самоиндукции от любой другой ЭДС.

...dI/dt зависит от величиы тока в данный момент времени.

А это ещё почему? В замкнутой сверхпроводящей катушке, например, совсем не зависит.

...Из формулы dI/dt=-U/L следует, что скорость dI/dt - постоянная =-10/L.

Истинно так, и она определяется суммарной ЭДС, действующей в контуре. Пока напряжение выброса зафиксировано поглощающей цепью диод-стабилитрон, т.е. ЭДС можно считать постоянной, скорость спада тока будет также величиной постоянной.
ЭДС, выделяющуюся на активном сопротивлении проводов, а также потери энергии на излучение здесь, ессно, не учитываем.

...Также из этого следует, что взять стабилитрон на 100В (и больше) скорость спада тока возрастет еще в 10раз. В пределе можно получить, что стабилитроном будет искровой промежуток, пока где-нибудь в схеме что-нибудь не пробъется.

Искровой промежуток не годится - неподходящий характер проводимости.

...Реально есть еще встроенный в полевик (основной, которым формируется импульс на катушке) диод, и ЭДС самоиндукции замыкается через диод и источник питания.

Простите, о каком диоде речь?

...При уменьшении напряжения на цепи диод-стабилитрон ниже Uст. цепочка выключается, а переходные процессы, "звон" продолжаются.

Для того параллельно стабилитрону и поставлен резистор, чтобы "звона" не было.

Замыкаем катушку на резистор R.

И каким же образом Вы её замыкаете? То есть, чем? Особенно "без диода"...

...Зато есть поле для критики

Да, стабилитрончик-то переверните. А то нехорошо как-то: вроде, есть, а работает простым диодом...
И масштабные единицы на графиках не мешало бы привести.
Вдогонку: графики, показывающие выделение энергии на резисторе, абсолютно не верны. Похоже, Вы перепутали 10 Ом и 1 Ом.

[yura-rf]

Не совсем понятно, можно ли приравнивать напряжение на диоде 1В (стабилитроне 10В) к ЭДС самоиндукции.

А это как? Что значит "приравнять", и с помощью какого опыта Вы сможете отличить ЭДС самоиндукции от любой другой ЭДС.

...dI/dt зависит от величиы тока в данный момент времени.

А это ещё почему? В замкнутой сверхпроводящей катушке, например, совсем не зависит.

Да, ЭДС она и в Африке ЭДС
В замкнутой сверхпроводящей катушке нет потерь, энергия никуда не уходит dI/dt=0, здесь есть активное сопротивление. Если заменить ЭДС самоиндукции на выражение с током Е=I*R -> dI/dt=-R*I/L - зависимость от тока.

...Реально есть еще встроенный в полевик (основной, которым формируется импульс на катушке) диод, и ЭДС самоиндукции замыкается через диод и источник питания.

Простите, о каком диоде речь?

Встроенный диод сток-исток полевика "накачки" импульсов.
Да, насчет этого диода я не прав, он не участвует в процессе гашения ЭДС самоиндукции.

...При уменьшении напряжения на цепи диод-стабилитрон ниже Uст. цепочка выключается, а переходные процессы, "звон" продолжаются.

Для того параллельно стабилитрону и поставлен резистор, чтобы "звона" не было.

Сопротивление резистора должно быть достаточно малым, чтобы в катушке спад тока был апериодический. Резистор с малым сопротивлением уменьшит амплитуду отклика приемного сигнала.

Замыкаем катушку на резистор R.

И каким же образом Вы её замыкаете? То есть, чем? Особенно "без диода"...

Это относится к замыканию вторым полевиком катушки после основного импульса, R- ативное сопротивление катушки.

[Stanislav]

В замкнутой сверхпроводящей катушке нет потерь, энергия никуда не уходит dI/dt=0, здесь есть активное сопротивление. Если заменить ЭДС самоиндукции на выражение с током Е=I*R -> dI/dt=-R*I/L - зависимость от тока.

Простите, но в данном вопросе мы говорили именно о катушке без потерь.

...При уменьшении напряжения на цепи диод-стабилитрон ниже Uст. цепочка выключается, а переходные процессы, "звон" продолжаются.

Для того параллельно стабилитрону и поставлен резистор, чтобы "звона" не было.

Сопротивление резистора должно быть достаточно малым, чтобы в катушке спад тока был апериодический. Резистор с малым сопротивлением уменьшит амплитуду отклика приемного сигнала.

Не так. Сопротивление должно быть достаточно большим, чтобы обеспечить быстрый спад тока в катушке, и достаточно малым, чтобы предотвратить возникновение паразитных колебаний.
Кроме того, Вы, вероятно, не заметили, что резистор R1 выключается из цепи после спада напряжения на катушке.

И каким же образом Вы её замыкаете? То есть, чем? Особенно "без диода"...

Это относится к замыканию вторым полевиком катушки после основного импульса, R- ативное сопротивление катушки.

Понятно, но ни на каких схемах это не отображено.
Действительно, подавление переходных процессов с помощью активных коммутируемых элементов может быть достаточно эффективным, но и сложным в исполнении. Я бы не стал рекомендовать крючить подобные устройства.
Кроме того, я считаю, что если принимается, вообще говоря, неизвестный сигнал, резонансы в приёмной системе должны быть устранены, что подразумевает демпфирование колебательной системы в идеале к добротности 0,6-0,71 (достигается резистором, включенным в параллель к катушке).
Вообще-то, тема созрела для того, чтобы автор опубликовал описание принципа работы устройства.

Сообщение отредактировал Stanislav - Feb 3 2007, 02:43