Ghi chú ứng dụng này mô tả một số vấn đề thường gặp do vận hành tải cảm ứng. Cuộn cảm là thành phần điện có hai cực thụ động, lưu trữ năng lượng điện trong từ trường khi có dòng điện chạy qua nó. Bất kỳ thiết bị nào có cuộn dây là một phần không thể thiếu trong thiết kế của nó đều có thể được phân loại là cảm ứng. Một số ví dụ phổ biến là động cơ, rơle, nam châm điện, v.v. Vận hành những tải như vậy mà không có bảo vệ mạch có thể rút ngắn đáng kể tuổi thọ của công tắc. Ghi chú ứng dụng này được dành để giải quyết một vấn đề như vậy.
Mô tả thiết kế của tải cảm ứng
Trong ghi chú ứng dụng này, chúng tôi sẽ mô tả cách sử dụng công tắc tải GreenFET SLG59M1638V của Dialog để vận hành tải cảm ứng. Đối với tải cảm ứng, chúng ta sẽ sử dụng điện từ 0,8 W. SLG59M1638V là công tắc tải PMOS hai kênh, 45 mΩ có khả năng chuyển đổi đường ray nguồn 1,5 đến 5,5 V lên đến 2 A trong mỗi kênh. Sơ đồ điển hình của việc sử dụng SLG59M1638V của Silego làm công tắc cho tải cảm ứng được minh họa trong Hình 1.
Vận hành tải cảm ứng
Khi một tải cảm ứng được nối với nguồn điện và công tắc đóng, dòng điện chạy qua cuộn dây và tạo ra từ trường. Do thời gian tăng của SLG59M1638V là cố định nên do mạch điều khiển tăng tốc bật bên trong nên nó sẽ ngăn chặn một số hiệu ứng cảm ứng khi bật tải cảm ứng. Hoạt động Bật điển hình cho SLG59M1638V và bộ điện từ 0,8 W được minh họa trong Hình 2.
Khi công tắc mở, dòng điện bị gián đoạn và từ trường thay đổi cường độ và suy giảm. Điều này gây ra dòng điện theo hướng ngược lại, theo Định luật Lenz. Một nguoonf. Điều này thường được gọi là flyback. Cuộn dây bây giờ hoạt động giống như một nguồn điện mới, nhưng có chênh lệch điện thế lớn hơn nhiều (được đo bằng vôn) giữa cực dương và cực âm so với nguồn điện ban đầu. Nó có thể cao hơn đáng kể điện áp mạch danh định. Sự tăng vọt điện áp cao này, được thể hiện trực quan trên Hình 3, được điều chỉnh bởi phương trình:
Trong đó V là điện áp trên tải cảm ứng, L là độ tự cảm của tải và (di/dt) là tốc độ thay đổi dòng điện theo thời gian. Dòng điện thay đổi trong tải càng nhanh thì điện áp càng cao. Điều này có thể làm hỏng công tắc nghiêm trọng và rút ngắn đáng kể tuổi thọ sử dụng của bất kỳ sản phẩm nào.
Ngoài ra còn có ảnh hưởng đến đầu vào tạo ra một số xung điện áp nhỏ được minh họa trong Hình 4.
Để giảm thiểu hoặc loại bỏ hoàn toàn các xung điện áp, có thể thêm một tụ điện đầu vào 10 µF như trong Hình 5. Dạng sóng hoạt động tương ứng được minh họa trong Hình 6.
Khuyến nghị bảo vệ
Cách tốt nhất để triệt tiêu điện áp phản hồi không mong muốn là thêm một diode đặt song song với tải cảm ứng.
Điốt là một thiết bị bán dẫn đơn giản cho phép dòng điện chỉ chạy theo một hướng. Hình 7 cho thấy một mạch có tải cảm ứng và một diode được đặt song song.
Dòng điện cảm ứng được định tuyến lại theo một đường khác xuyên qua cuộn dây. Bằng cách này, cuộn dây lấy một dòng điện từ chính nó (do đó có tên là ‘fly-back’) thành một vòng liên tục cho đến khi năng lượng bị tiêu tán một cách vô hại do tổn thất trong dây và trên diode (Hình 8). Diode cần phải được đặt chính xác trong mạch để trong quá trình hoạt động bình thường, nó không được kích hoạt, nhưng trong quá trình hoạt động flyback, nó sẽ hoạt động và dẫn dòng điện ra khỏi phần còn lại của mạch và quay trở lại qua cuộn cảm. Nó nên được đặt càng gần tải cảm ứng càng tốt.
Để giảm hơn nữa điện áp âm tăng vọt, có thể thêm một tụ điện đầu ra như trong Hình 9. Trong trường hợp này, thời gian rơi mạch tăng lên. Sự phụ thuộc của thời gian rơi đối với điện dung đầu ra được minh họa trong Hình 10-12.
Kết luận
Vận hành tải cảm ứng mà không có lớp bảo vệ có thể làm hỏng nghiêm trọng công tắc và rút ngắn đáng kể tuổi thọ sử dụng của bất kỳ sản phẩm nào. Để tránh điều này, nên sử dụng một diode – để ngăn chặn hoạt động quay ngược không mong muốn – được đặt song song với tải cảm ứng. Có thể thêm một tụ điện đầu ra bổ sung, nhưng trong trường hợp này, thời gian rơi mạch tăng lên.
