چرا یک القاءگر ولتاژ بالا تولید میکند و نه جریان بالا
وقتی یک سپرکن تخریب میشود (به عنوان مثال، وقتی که یک قطعکننده در مدار سپرکن ناگهان باز میشود)، یک ولتاژ بالا تولید میکند به جای یک جریان بالا. این موضوع میتواند با استفاده از ویژگیهای اساسی یک سپرکن و مکانیسم ذخیرهسازی انرژی آن توضیح داده شود. در اینجا توضیح دقیقی آمده است:
ویژگیهای اساسی یک سپرکن
ویژگی اساسی یک سپرکن میتواند با فرمول زیر بیان شود:
که در آن:
V ولتاژ روی سپرکن است.
L سلف سپرکن است.dI/dt نرخ تغییر جریان نسبت به زمان است.
این فرمول نشان میدهد که ولتاژ روی سپرکن متناسب با نرخ تغییر جریان است. به عبارت دیگر، یک سپرکن تغییرات سریع جریان را مقاومت میکند.
ذخیرهسازی انرژی
یک سپرکن هنگامی که جریان از آن میگذرد انرژی ذخیره میکند و این انرژی در میدان مغناطیسی ذخیره میشود. انرژی E ذخیره شده در یک سپرکن میتواند با فرمول زیر بیان شود:
که در آن:
E انرژی ذخیره شده است.
L سلف است.
I جریانی است که از سپرکن میگذرد.
وقتی که قطعکننده باز میشود
وقتی که یک قطعکننده در مدار سپرکن ناگهان باز میشود، جریان نمیتواند به صورت فوری به صفر برسد زیرا میدان مغناطیسی در سپرکن به زمان برای آزادسازی انرژی ذخیره شده خود نیاز دارد. چون جریان نمیتواند به طور فوری تغییر کند، سپرکن تلاش میکند تا جریان موجود را حفظ کند.
با این حال، چون قطعکننده باز شده است، مسیر جریان قطع میشود. سپرکن نمیتواند جریان را ادامه دهد، بنابراین یک ولتاژ بسیار بالا در دو سر خود تولید میکند. این ولتاژ بالا تلاش میکند تا جریان را ادامه دهد، اما چون مدار قطع شده است، جریان نمیتواند عبور کند و سپرکن انرژی ذخیره شده خود را از طریق ولتاژ بالا آزاد میکند.
توضیح ریاضی
بر اساس رابطه ولتاژ-جریان یک سپرکن V=L(dI/dt) وقتی که قطعکننده ناگهان باز میشود، جریان I باید بسیار سریعاً به صفر برسد. این بدان معناست که نرخ تغییر جریان dI/dt بسیار بزرگ میشود و منجر به یک ولتاژ بسیار بالا V میشود.
پدیده عملی
در مدارهای عملی، این ولتاژ بالا میتواند باعث ایجاد جرقه یا آسیب به سایر المانهای مدار شود. برای جلوگیری از این، معمولاً یک دیود (معروف به دیود پروازی یا دیود آزاد) موازی با سپرکن متصل میشود. این امر اجازه میدهد تا جریان از طریق دیود ادامه یابد وقتی که قطعکننده باز میشود و بدین ترتیب از تولید ولتاژ بسیار بالا جلوگیری میشود.
خلاصه
وقتی که یک قطعکننده در مدار سپرکن ناگهان باز میشود، به جای یک جریان بالا یک ولتاژ بالا تولید میشود چون سپرکن تلاش میکند تا جریان موجود را حفظ کند. با این حال، چون مدار قطع شده است، جریان نمیتواند ادامه یابد و سپرکن انرژی ذخیره شده خود را با تولید یک ولتاژ بالا آزاد میکند. این ولتاژ بالا به دلیل نرخ تغییر جریان بسیار بالا dI/dt است.
