La diode ne se comporte pas comme un court-circuit

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J'ai récemment commencé à jouer avec un simulateur de circuit en ligne et dans un circuit très simple, je ne comprends pas le comportement

J'ai une source de tension connectée via une résistance de limitation de courant à une diode et une inductance en parallèle. Autant que je sache, une diode devrait se comporter comme un court-circuit lorsque son anode est connectée à la borne positive de la source de tension. Dans ce simulateur, quelque chose de très étrange se produit: lorsque je ferme l'interrupteur, beaucoup de courant passe à travers la diode (et très peu à travers l'inductance) et après quelques secondes, il n'y a pas de baisse significative du courant à travers la diode jusqu'à ce qu'il s'arrête complètement. Pourquoi donc?

entrez la description de l'image ici

lien pour mon circuit dans le simulateur: Lien (cliquez sur le bouton pour le fermer et regarder la simulation)

yanivps
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Sans avoir regardé la simulation, je vais tenter une supposition en disant qu'elle simule avec précision la libération de fumée magique de ladite diode.
Mels
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Oh, pas le cas. Le circuit du simulateur contient une résistance de limitation de courant qui n'a pas été mentionnée dans la question.
Mels
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Modifié pour refléter cette capture d'écran + des schémas et des formes d'onde.
Enric Blanco

Réponses:

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Comme d'autres l'ont souligné, une diode n'est pas un court-circuit "parfait" (ou ouvert). Cependant, si vous comprenez ses «limites», vous pouvez utiliser le comportement idéalisé de toutes les situations, à l'exception de la zone de limitations.
Pour votre circuit particulier, vous devez savoir qu'une inductance apparaît initialement comme un circuit ouvert, puis comme un court-circuit après avoir atteint l'état d'équilibre. Cela signifie qu'au départ, votre circuit se comporte comme si seules la résistance et la diode (en série) étaient connectées à l'alimentation. La diode est donc polarisée en direct et agit comme un court-circuit.
Lorsque l'inductance atteint un état stable, la tension aux bornes de celle-ci devient nulle, et donc la tension aux bornes de la diode passe à zéro. Étant donné que la diode a besoin d'au moins 0,6 V pour être polarisée en direct, elle cesse de conduire lorsque la tension sur l'inductance descend en dessous de 0,6 V. À ce stade, le circuit se comporte comme si seules la résistance et l'inductance (en série) étaient connectées à l'alimentation.
J'espère que vous pouvez voir que votre simulateur est montre le comportement du circuit correct.

Guill
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Initialement, l'inductance résiste au changement de courant, faisant de la diode le chemin de moindre résistance et l'amenant à transporter la majeure partie du courant. Lorsque le champ magnétique dans l'inducteur s'accumule, la tension aux bornes de celui-ci diminue car il laisse passer plus de courant. La diode a une chute de tension directe (généralement 0,6 V) à prendre en compte, de sorte qu'elle ne conduira aucun courant une fois que la tension aux bornes de l'inductateur sera inférieure à la tension directe de la diode.

Mels
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De plus, lorsque vous éteignez ce circuit, vous risquez de faire frire la diode avec EMF arrière.
Simon Richter
@Meis, mais pourquoi le courant essaie-t-il de traverser l'inductance de toute façon, si une diode doit se comporter comme un court-circuit lorsque la tension est supérieure à la tension directe?
yanivps
@yanivps, car une diode ne se comporte pas comme un court-circuit. L'idée qu'une diode se comporte comme un court-circuit dans un sens et un circuit ouvert dans l'autre est une simplification importante de son comportement réel.
Solomon Slow
@SimonRichter De nombreuses diodes de puissance (y compris la série 1N400x) ne pourraient-elles pas gérer la pointe de tension courte compte tenu du fait qu'elles ont une capacité non nulle?
Caleb Reister
La pointe de tension ne serait pas si courte, étant donné qu'il n'y a rien dans le circuit pour dissiper l'EMF arrière de l'inductance (assez importante). Je n'ai pas fait le calcul, mais j'ose supposer qu'il faudrait apporter une diode assez costaud pour éviter une panne inversée.
Mels
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Oui, les affiches précédentes ont raison. Pour clarifier davantage, une diode n'est pas un court-circuit mais un dispositif à seuil, elle commence à être conductrice chaque fois que la tension à ses bornes (lorsqu'elle est correctement orientée pour conduire) est supérieure à une certaine valeur, généralement 0,6 V (mais peut différer pour des types spéciaux) .
Ainsi, il se comporte comme cela chaque fois que la tension est inférieure à 0,6 V, aucun courant ne circule et lorsque la tension dépasse ce seuil, le courant circule.

L'inductance réagit aux changements brusques de courant d'une manière différente, elle présente ce qu'on appelle l'impédance, c'est-à-dire que même si elle a une résistance R, elle a également une inductance L, un composant qui dépend directement de la fréquence.

Ainsi, une inductance, lorsqu'elle est soudainement connectée ou déconnectée d'une alimentation en tension, réagit en augmentant brièvement la tension et le courant est initialement presque nul, pour se stabiliser un court instant plus tard avec des courants et des tensions plus petits approchant de zéro.

La diode dans le circuit voit cette augmentation de tension (alors que le courant est encore presque nul dans la bobine) et elle se ferme, laissant passer la pointe à travers elle, réduisant également la tension excessive sur la bobine et donc le grand courant dans la diode qui coule pendant un temps très court.

Un arrangement très commun généralement appelé SNUBBER est ce que vous trouverez dans certains relais de commutation ou même des dispositifs à semi-conducteurs. Sa fonction est d'empêcher la pointe de tension excessive de rompre l'isolation de la bobine en conduisant temporairement la grande pointe de tension, puis de la fermer lorsque la tension sur la bobine revient proche de zéro. J'ai simplement traduit les équations et observations ci-dessus en termes simples, j'espère que cela aide.

Axel Morisson
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1
À l'avenir, vous devriez diviser les réponses en paragraphes afin qu'elles soient plus faciles à lire. Et un interrupteur n'est pas un robinet: lorsque vous ouvrez un interrupteur, le courant cesse de circuler. // (Cette fois, je l'ai édité pour vous.)
Oskar Skog
+1 pour avoir mentionné qu'une diode n'est pas un véritable court-circuit.
Oskar Skog
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Il peut être utile d'ajouter un peu plus sur la caractéristique IV d'une diode typique avec l'équation de Shockley.
Caleb Reister
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V=0

VF

Enric Blanco
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3

Pour un inducteur,

V=Ljet

Dans toute condition d'état stable, il n'y a pas de changement de courant en fonction du temps, la tension aux bornes de l'inductance DOIT donc être nulle.

Andy aka
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