tegen-emk, hoe zat dat ook weer?


Waar je de mist in gaat is dat je aanneemt dat de stroom geleidelijk afneemt gedurende de turn-off time. Maar is dat wel zo?
Theoretisch kan de spanning oneindig hoog oplopen.
De beste oplossing is om gewoon een blusdiode toe te passen zonder je af te vragen of dat wel nodig is. Een andere optie is om geen blusdiode te gebruiken en afwachten hoe lang het duurt voor er iets kapot gaat.

Op 27 februari 2020 13:52:24 schreef fatbeard: dus volgens de wet van Lenz ontstaat er bij het uitschakelen van de FET een spanning van

U = -L \cdot \frac {di} {dt} = -1.7 \cdot 10^{-3} \cdot \frac {-0.12} {2.4 \cdot 10^{-9}} = 85000V

Dat lijkt me wel erg onwaarschijnlijk veel voor zo'n klein spoeltje (plus dat het teken verkeerd is)...

De hamvraag: waar ga ik de mist in?

1) das hier niet de (overigens nutteloze) wet van Lenz die je hier toepast.
2) Je houdt geen rekening met de parasitaire capaciteiten maar das kwa finale spanning in je voordeel.
3) je onderschat kleine spoelen :-)

Het zal in de praktijk zo een vaart niet lopen, maar je hoe ver de piekspanning uiteindelijk oploopt is niet geweten, aangezien een paar parameters niet duidelijk zijn.

Je kan doen als Klaasz, diode erover.
Of capaciteit parallel zetten die di/dt tot aanvaardbare waarde brengt voor de fet. Aangezien ik allergisch geworden ben aan het woord "blusdiode" mede dank zij co (omdat het een te vaak gebruikte kreet is) verkies ik een capaciteit .

Op 27 februari 2020 13:52:24 schreef fatbeard:
De hamvraag: waar ga ik de mist in?

Wat is nu je vraag? Wat de (theoretisch) maximale spanning is die je met een inductie kunt opwekken?

Of welke blusdiode je moet toepassen?

In het laatste geval: Met een blusdiode wordt de stroom juist niet onderbroken. Dus krijg je geen grote spanningspiek.

De stroom door je blusdiode is kleiner dan de stroom door je inductie. Dat is je design-parameter.

De uiteindelijke spanning wordt begrensd door de FET, want die gaat geleiden als de drain-source spanning te hoog wordt (Zener effect).

Dat kan lang goed gaan als de energie uit de spoel niet te groot wordt. Anders gaat de FET snel stuk.

Misschien dus toch beter een blusdiode plaatsen, eventueel met een serieweerstand van 200 Ohm. Dan krijg je uitschakel pulsen van 25V en is de spoel sneller 'leeg'.

Bij kleine spoeltjes beschermt de body diode in de fet meestal genoeg.
(ik zet vaak nog een uni-tvs over de fet: beschermt tegen te hoge spanning en tegen reversed spanningen)

Arco - "Simplicity is a prerequisite for reliability" - www.arcovox.com

De ingangscapaciteit van de fet bedraagt 60pF
Zet een gateweerstand van 100Ω
Dan wordt dt al 5 x 60pF x 100Ω = 30nS
en U nog maar -1,7mH x (0,12A / 30nS) = -6800V ;)

Er is spanning zonder stroom maar geen stroom zonder spanning
fatbeard

Honourable Member

Dank allen.

De vraag die ik me terloops stelde (en de aanleiding was voor deze discussie) was of ik wellicht met minder onderdelen toe kon: er zit op dit moment namelijk al een blusdiode in.
Awel, díe vraag is inmiddels met een volmondig NEE beantwoord. :)

Ik ga nog wel ff modelleren in LTSpice, om wat meer duidelijkheid te krijgen: 85kV lijkt me nog steeds erg veel. Maar waarschijnlijk onderschat ik die kleine spoeltjes, of de stroom, of beide.

Een goed begin is geen excuus voor half werk; goed gereedschap trouwens ook niet. Niets is ooit onmogelijk voor hen die het niet hoeven te doen.

Uit de datasheet van een IRLZ34N. V(BR)DSS = 55Volt

Leuk effect als de lading zo hoog oploopt, zodat die zich ontlaad in de Gate . Ossilator ?

Wie de vraag stelt, zal met het antwoord moeten leren leven.

Op 27 februari 2020 14:39:51 schreef cj-tronics:
De ingangscapaciteit van de fet bedraagt 60pF
Zet een gateweerstand van 100Ω
Dan wordt dt al 5 x 60pF x 100Ω = 30nS
en U nog maar -1,7mH x (0,12A / 30nS) = -6800V ;)

En zelfs die 6800V haal je niet in deze configuratie. Er is hier ook zoiets als het miller-effect.

Op 27 februari 2020 13:52:24 schreef fatbeard:
De hamvraag: waar ga ik de mist in?

Je kan het ook anders benaderen.
In de spoel zit een energie van 0,5LI2. Als je de FET dichtstuurt gaat de energie in de parasitaire capaciteit zitten. Dat wordt dan E=0,5CU2.
Van hieruit kan je de maximale spanning berekenen. Deze is vast lager dat 85kV. Zelfs als je de voedingsspanning erbij optelt. Bij een parasitaire capaciteit van 20pF kom ik uit op iets meer dan 1100V.

Bezoek mijn neefjes' site: www.tinuselectronics.nl

Op 27 februari 2020 14:23:05 schreef Arco:
Bij kleine spoeltjes beschermt de body diode in de fet meestal genoeg.
(ik zet vaak nog een uni-tvs over de fet: beschermt tegen te hoge spanning en tegen reversed spanningen)

Nee, kijk nou nog eens goed: die body diode staat in de verkeerde richting.

Een negatieve spanning krijg je gewoonlijk niet, omdat de body diode van de MOSFET dan WEL in geleidingsrichting staat. Met een TVS parallel krijg je alsnog geen garanties dat die de stroom gaat voeren, in plaats van de body diode, dus dat is schijnveiligheid, wat negatieve spanning betreft.

Een manager is iemand die denkt dat negen vrouwen in één maand een kind kunnen maken

Bovendien... 1.7mH vind ik geen /klein/ spoeltje.

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/

Is die zelfinductie nog wel 1.7mH als er 120mA door die spoel loopt, of is ie al lang en breed verzadigd?

Oh... dat weet ik niet. Maar in ieder geval is de schakeltijd-dt niet echt het getal om in de spoel-formule in te vullen. of eigenlijk: toch wel. Maar het resultaat geeft aan dat je "oneindig" als resultaat kan zien en dat de werkelijke spanning door andere dingen bepaald wordt dan door de inductie van de spoel.

Die 85kV is een bovengrens die je in de praktijk nooit haalt.

Idem eigenlijk voor de berekening met de capaciteit. .5 L I2 = .5 C U2 -> U = I sqrt (L/C)
Met L/C ongeveer 1 miljoen zit je dan op ongeveer 120V. (Ik reken even met 1.7 nF)

In de praktijk is je doorslagspanning van je fetje lager en dus bepalend. Je kan in theorie zonder de flyback diode als de spoelenergie lager is dan de max avalanche energy van de fet. Hier is die niet opgegeven door de fabrikant: je moet van nul uitgaan.

Als je door die test komt, dan moet je ook nog het extra vermogen meenemen. P = f . E waar f de schakelfreq is en E de energie per event, .5 L I2.

tldr: altijd een blusdiode.

Wat ik eigenlijk wilde gaan typen: het is geen tegen-EMK, dat heeft met motoren en bewegende magneten te maken....

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/
Jinny

Golden Member

En spontaan afslaande stromen.
Vorig jaar vond ik nog twee uitgefikte zekeringen in een dynamo van een veldwikkeling die door een sluiting tgv niet synchroniseren geklapt waren...

Onderschat tegenEMK niet.

Hoe doen vrouwen op TV dat toch? Wakker worden met prachtig glanzend haar en mooi gestifte lippen..... Wanneer ik wakker word heb ik een coupe 'Leeg geroofd vogelnest' en een incidenteel straaltje kwijl..
EricP

mét CE

Och, als dat alles is bij zo'n misser... Zijn ze er goed mee weg gekomen.

Vanuit de praktische kant: Het teken is niet verkeerd. Immers, de spanning is omgepoold ten opzichte van waar je mee begonnen bent (anders zou die vrijloopdiode ook niet werken!).
Praktisch gezien, is die spanning met een dergelijke diode ook niet interessant - het doel is nou juist om te zorgen dat je daar niet gaat komen. De stroom die die diode kan hebben is wel interessant. De snelheid waarmee die 'aan' vliegt ook (om te voorkomen dat de spanning zo hoog wordt uiteraard).
Verder zijn er een hoop theorieën in de loop der tijd voorbij gekomen. Diode met weerstand in serie. Zener diode. TVS.
De grootste parameter is hoe snel die spoel z'n energie kwijt moet kunnen. Bij een gewone diode, praten we over zeg 1V met de (niet :)) gegeven stroom. Daarmee is de dissipatie (daar) bekend. De weerstand van de spoel ook. Als we de weerstand van de rest verwaarlozen, heb je een aardige benadering van de tijd die het kost om de opgeslagen energie kwijt te raken. Is dat kort genoeg voor jou? Prima!. Duurt het te lang, dan moet je de dissipatie van je blus-frutsel verhogen: weerstand of zener (die dan wellicht weer te traag is...) bijvoorbeeld.
De theoretische spanning van het tegen EMK is alleen interessant als je helemaal niks doet en wilt bepalen of het heel blijft. Maar in de praktijk doe je (parasitair) toch altijd wel wat...

Eric, Jinny beweren jullie nu dat jullie de term "tegen-EMK" WEL gebruiken bij een spoel?

https://nl.wikipedia.org/wiki/Elektromotorische_kracht heeft het zoals ik al dacht over de bewegende magneten. En "tegen-emk" wordt in het artikel over zelfinductie niet genoemd. Ik voel me door wikipedia ondersteund in dat die term niet van toepassing is op "een spoel".

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/
Jochem

Golden Member

Aansluitend op wat EricP zegt is mij "vroegah" inderdaad geleerd dan de snelheid van de diode een belangrijke factor is. Dus dat je wel kan besluiten een 1N4007 te pakken omdat die wat meer kan hebben dan een 1N4148, maar dat laatstgenoemde vanwege z'n snelheid alsnog een betere kandidaat is (of zou kunnen zijn).

Heb geduld: alle dingen zijn moeilijk voordat ze gemakkelijk worden.
Lambiek

Special Member

Op 27 februari 2020 13:52:24 schreef fatbeard:
Ik probeer te bepalen hoeveel tegen-emk ik mag verwachten van een transducer die met een blokgolf moet worden aangestuurd, meer precies: heb ik een blusdiode nodig.

Zelf gebruik ik dit soort constructies nog al eens.

https://www.circuitsonline.net/artikelen/view/41/3

Op 28 februari 2020 10:01:50 schreef Jochem:
"vroegah" inderdaad geleerd dan de snelheid van de diode een belangrijke factor is.

Voor zoiets kun je het beste een fast recovery diode gebruiken.

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.

beweren jullie nu dat jullie de term "tegen-EMK" WEL gebruiken bij een spoel?

Bij 1 spoel is er 1 magneetveld in het spel en is het zelfinductie.
Wanneer er nu nog een magneetveld op het toneel verschijnt kun je pas van tegen-EMK gaan spreken.
Zelf ging ik er van uit dat TS zelfinductie bedoelde,
alhoewel... een transducer kan vanalles zijn :)

Er is spanning zonder stroom maar geen stroom zonder spanning
fatbeard

Honourable Member

Een electro-mechanische transducer (in de volksmond buzzer of speaker) heeft wel degelijk bewegende delen, en derhalve zal er ook sprake zijn van tegen-EMK...
Of de inductie bij volledige stroom nog steeds 1.7mH is kan ik niet -eenvoudig- bepalen, daar moet ik een hele opstelling voor bouwen en een hoop aan rekenen. De gebruikte Agilent U1732A heeft daar geen voorzieningen voor.
Als ik er van uit ga dat het een stilstaande spoel om een (week)ijzeren kerntje is met een magneetje op een RVS schijfje geplakt ligt het voor de hand om aan te nemen dat er wel degelijk verzadiging optreedt.

Maar zoals reeds gezegd: er zat al een blusdiode in, en die is gebleven.

Een goed begin is geen excuus voor half werk; goed gereedschap trouwens ook niet. Niets is ooit onmogelijk voor hen die het niet hoeven te doen.
Jinny

Golden Member

EricP, er was nog wel meer stuk.
Van de 4 generatoren draaide er niet een.

rew, mij is dat zo geleerd.
Wil niet zeggen dat het me goed geleerd is, maar iedereen begrijpt me... :)

Hoe doen vrouwen op TV dat toch? Wakker worden met prachtig glanzend haar en mooi gestifte lippen..... Wanneer ik wakker word heb ik een coupe 'Leeg geroofd vogelnest' en een incidenteel straaltje kwijl..

Op 28 februari 2020 09:49:08 schreef rew:
Eric, Jinny beweren jullie nu dat jullie de term "tegen-EMK" WEL gebruiken bij een spoel?

https://nl.wikipedia.org/wiki/Elektromotorische_kracht heeft het zoals ik al dacht over de bewegende magneten. En "tegen-emk" wordt in het artikel over zelfinductie niet genoemd. Ik voel me door wikipedia ondersteund in dat die term niet van toepassing is op "een spoel".

Door precies dezelfde wikiartikel vind ik dat Eric en Jinny terecht de term "tegen-EMK" gebruiken

Elektromagnetisch

De elektromotorische kracht is de inductiespanning die opgewekt wordt wanneer een geleider in een magnetisch veld wordt bewogen of wanneer de geleider zich bevindt in een veranderend magnetisch veld. Dit natuurkundige verschijnsel wordt inductie genoemd en is het belangrijkste principe waarop transformatoren en generatoren gebaseerd zijn. Omdat bij elektromotoren de EMK tegengesteld is aan de klemspanning wordt hierbij vaak de term tegen-EMK gebruikt.

Ook bij spoelen is de EMK tegengesteld aan de klemspanning. Bij een motor wordt de electrische energie opgeslagen in mechanische energie en bij een spoel wordt de electrische energie opgeslagen in het magneetveld.

Bezoek mijn neefjes' site: www.tinuselectronics.nl

Op 28 februari 2020 13:47:58 schreef fatbeard:
Een electro-mechanische transducer (in de volksmond buzzer of speaker) heeft wel degelijk bewegende delen, en derhalve zal er ook sprake zijn van tegen-EMK...

accoord. Maar dan is de tegen-emk beperkt tot een deel van de voedingsspanning.

Stel ik heb een motor die onbelast 3000 rpm draait bij 12V. de wikkelweerstand is 1.2 ohm. Nu belasten we de motor dat ie 1800 rpm gaat draaien, hoeveel stroom loopt er?

Die 7.2V in dit sommetje is de tegen-emk.

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/
blackdog

Golden Member

Hi,

Volgens mij en mijn Vader is EMK al "tegengesteld", dus tegen-EMK is voor zover ik weet niet de goede manier om het effect te omschrijven.

Verder zal je nooit de spanning behalen over de spoel die er uit de formules komen die "simpel van opset" zijn.
Er zijn zoveel parasitaire effecten in het spel die voorkomen dat de EMK zeer hoog wordt bij het afschakelen.
Bij aansturing door een transistor ondermeer door het Early effect, welke ondermeer voorkomt, dat een transistor een perfecte stroombron is.

In de AOE X Chapters staat een mooi stukje over het schakelen van relais als je wat weer wilt dan simpel in en uit schakelen.
Dat stukje heeft vooral te maken met het zo snel mogelijk laten aantrekken van een relais en het ook zo snel mogelijk te laten afvallen zonder een zeer hoge EMK op te wekken.

Groet,
Bram

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"