ソレノイドの逆起電力

ソレノイドの逆起電力を抑える(吸収する)方法について教えて下さい。

プッシュ/プルソレノイドに７V・３A通電しています。
スイッチON(通電)でプッシュ、スイッチOFFでプル作動(スプリングのばね力で)しますが、
スイッチOFF時のソレノイドの逆起電力が原因でソレノイドのプル作動遅れが発生しています。
※現状、ソレノイド通電OFF～プル作動開始に０．０４秒かかっています。

ソレノイドと並列にダイオードを入れてみたところ
逆起電力の電圧は下がりましたが、負荷電流がゼロになるまでに時間がかかり
プル作動遅れが更に大きくなりました。

スイッチOFF時のソレノイドの電圧を瞬時に７V⇒０Vにして
作動遅れを０．０１秒でも縮める為に、逆起電力を抑える方法をご教授下さい。

宜しくお願いします。

No.1 回答者： tadys 回答日時： 2013/03/01 08:30

逆起電力を抑えないほうが作動遅れが小さくなります。

ソレノイドのインダクタンスを Ｌ 、駆動電流を i とした場合、ソレノイドには 1/2・Ｌi^2 のエネルギーが蓄えられています。
オフ時には、このエネルギーを解放する必要が有ります。
解放されるエネルギー ＝ ソレノイドのエネルギー です。
簡単の為、逆起電力をＶｒ 、解放に必要な時間を ｔ 、解放している間に流れる電流を Ｉ とすると、1/2・Ｌi^2 ＝ Ｖｒ・I・ｔ です。
解放開始時には Ｉ＝ｉ ですから、ｔ を小さくするにはＶｒを大きくする必要が有ります。
実際には Ｖｒ も I も時間の関数ですから微分方程式を解く必要が有ります。

もっとも効果的なのはオフ時に外部から逆電圧を加える事ですが、電流の現象に伴い電圧を低下させる必要が有ります。
回路も複雑になります。

ダイオードを使用するのであれば、ダイオードに直列に抵抗を入れることで逆電圧を大きくする事が出来ます。
抵抗とコンデンサを直列にしたものをソレノイドと並列にしても良いです。
逆電圧が大きくなりますので、それによる素子の破壊や、回路の誤動作が無い事を確かめる必要が有ります。

No.2 回答者： xpopo 回答日時： 2013/03/01 17:41

今日は。

　ソレノイドのoffスピードを速くするには、原理は回答NO.1の方のコメントのとおりです。フライホイールダイオードの順方向にソレノイドがoffされた瞬間からしばらくoffする前に流れていたソレノイド電流が流れるためにソレノイドの吸引力がなかなか減少しないのですが、このフライホイールダイオードの順方向電圧降下が大きくなればoff後に電流が流れている時間を短くできます。
　この考えでフライホイールダイオードにシリーズにツェナーダイオードを挿入すれば等価的に順方向の電圧降下を大きくできます。ただ、ツェナーダイオードには３Aもの電流が流れてしまいますのでそのまま普通の0.5Wクラスのツェナーダイオードですともちません。

　そこで、大きな電流を流せるように大きなpnpパワートランジスタを組み合わた回路（こちらの回路図→　http://yahoo.jp/box/VPQING　）をフライホイールダイオードD2と電源の間に挿入します。

　この回路の場合、フライホイールダイオードに流れる電流の時間は１／３近く（3Aから1.5Aになるまでの時間で）に短縮できます。この回路のシミュレーション結果をこちら（　http://yahoo.jp/box/HHiDvX　）に載せました。
　ソレノイドがoffされた瞬間のFETのドレイン電圧はフライホイールダイオードだけの場合は　7.9V　で収まってます（V(drain_1)）が、対策回路を挿入した場合（V(drain_2)）21V　まで上昇します。ですから使用されているソレノイドのON-OFF用のトランジスタの耐圧はこの電圧でも壊れない30Vクラス以上である必要があります。