Perché c'è un diodo collegato in parallelo a una bobina del relè?

Nella maggior parte dei circuiti elettrici con un relè, un diodo è collegato in parallelo alla bobina del relè. Perché? È sempre una buona pratica?

Poiché un induttore (la bobina del relè) non può cambiare istantaneamente la sua corrente, il diodo flyback fornisce un percorso per la corrente quando la bobina è spenta. Altrimenti, si verificherà un picco di tensione causando l'arco sui contatti di commutazione o eventualmente distruggendo i transistor di commutazione.

È sempre una buona pratica?

Di solito, ma non sempre. Se la bobina del relè è pilotata da CA, è necessario utilizzare un diodo TVS bidirezionale (o qualche altro morsetto di tensione) e / o uno snubber (serie RC). Un diodo non funzionerebbe in questo caso poiché fungerebbe da cortocircuito durante il semiciclo negativo dell'AC. (Vedi anche Red Lion SNUB0000 per informazioni sull'applicazione)

Per i relè a corrente continua, viene solitamente utilizzato un diodo, ma non sempre. Come ha sottolineato Andy aka, a volte si desidera una tensione superiore a quella consentita da un solo diodo per uno spegnimento più rapido del relè (o di altri solenoidi, trasformatori flyback, ecc.). In questo caso, a volte viene aggiunto un diodo TVS unidirezionale in serie con il diodo flyback, l'anodo collegato all'anodo (o il catodo al catodo). Al posto del diodo TVS potrebbe essere usato un resistore in serie, ma la tensione di serraggio è più deterministica se si utilizza il diodo TVS.

Se si utilizza un MOSFET come elemento di commutazione, normalmente è ancora necessario il diodo flyback poiché il diodo del corpo è nella direzione opposta per fare qualcosa di buono. Un'eccezione a questo è un MOSFET che è "classificato valanghe ripetitive" (come IRFD220 ). Questo è normalmente disegnato con un simbolo del diodo zener per il diodo corporeo. Questi MOSFET sono progettati per bloccare la tensione a un livello che possono sopportare, consentendo la tensione più elevata per uno spegnimento più rapido della bobina. A volte un diodo TVS unidirezionale esterno (o zener) viene posizionato in parallelo con il MOSFET per lo stesso scopo, o se il MOSFET non è in grado di gestire la "corrente ripetitiva da valanga" o "energia ripetitiva da valanga" o se la tensione di rottura valanga è superiore a quanto desiderato.

È sempre una buona pratica?

È quasi sempre una buona pratica ed è molto efficace MA, se hai bisogno di un relè che si disattivi il più rapidamente possibile, allora ci sono metodi alternativi. Il motivo per cui è lento è perché quando si apre il circuito alla bobina del relè, tutta l'energia immagazzinata nella bobina del relè forza una corrente attraverso il diodo del volano fino a quando quell'energia non viene "spesa".

Il diodo si comporta come un cortocircuito con una piccola caduta di tensione diretta e con la resistenza del relè (forse 100 ohm), ritarderà la disattivazione del relè di qualche milli-secondi in più. Questo di solito non è un problema ma, se lo è, mettere una resistenza in serie con il diodo significa che l'energia viene "spesa" in modo significativamente più veloce.

Il lato negativo è che il transistor di controllo deve "subire" un impulso di tensione significativamente superiore a Vsupply + 0,7 V - potrebbe essere il doppio della tensione di alimentazione quando si utilizza un resistore ma, nella maggior parte dei circuiti, trovare un transistor che può essere adeguatamente valutato non è di solito un problema.

Quando la corrente attraverso una bobina viene spenta, la bobina (essendo un induttore) tenterà di mantenere la corrente. Quando non c'è percorso per questa corrente, la tensione attraverso la bobina aumenterà rapidamente e la corrente troverà un percorso, proprio attraverso l'isolamento di un chip o transistor, distruggendo quel componente. Il diodo fornisce un percorso per questa corrente, quindi l'energia immagazzinata nella bobina può essere dissipata in modo sicuro.

Quindi sì, è una buona idea fornire un percorso di scarico.

Un diodo parallelo alla bobina è probabilmente il modo più spesso usato, ma ci sono altri modi, come uno snubber (R + C) o un diodo zener a terra. Un resistore in serie con il diodo può far cadere più rapidamente il relè.

Quando un relè elettromeccanico viene diseccitato rapidamente da un interruttore meccanico o un semiconduttore, il campo magnetico collassante produce un transitorio di tensione sostanziale nel suo sforzo per disperdere l'energia immagazzinata e contrastare l'improvviso cambiamento del flusso di corrente. Un relè 12VDC, ad esempio, può generare una tensione da 1.000 a 1.500 volt durante lo spegnimento. Quindi è una pratica comune sopprimere le bobine dei relè con componenti che limitano la tensione di picco a un livello molto più piccolo fornendo un percorso di scarica per l'energia magnetica immagazzinata.

L'uso di un solo diodo a ruota libera non è sempre la migliore pratica. Ecco alcuni metodi di soppressione:

1. Un diodo soppressore transitorio bilaterale
2. Un diodo raddrizzatore polarizzato al contrario in serie con un diodo zener C. Un varistore di ossido di metallo (MOV).
3. Un diodo raddrizzatore a polarizzazione inversa in serie con un resistore.
4. Un resistore, quando le condizioni lo consentono, è spesso la soppressione più economica.
5. Un diodo raddrizzatore a polarizzazione inversa.
6. Uno "snubber" di resistore-condensatore. Generalmente la soluzione meno economica e non è più considerata una soluzione pratica.
7. Una bobina avvolta bifilare con il secondo avvolgimento utilizzato come dispositivo di soppressione. Ciò non è molto pratico poiché aggiunge costi e dimensioni significativi al relè.

La tecnica suggerita per la soppressione della bobina del relè consiste nell'utilizzare un diodo raddrizzatore polarizzato inverso e un diodo zener in serie in parallelo con la bobina. Ciò consente al relè di avere una dinamica di rilascio ottimale e una buona durata dei contatti.

Ogni volta che il flusso di corrente attraverso una bobina di filo si arresta, viene creato un picco di tensione. Questo picco deriva dal collasso del campo magnetico attorno alla bobina. Il movimento del campo attraverso la bobina produce un picco di tensione che può danneggiare i componenti elettronici. Questo è quando entra in gioco il diodo di serraggio. Installando il diodo C in parallelo con la bobina, viene creato un bypass per gli elettroni durante il circuito temporale aperto o la corrente attraverso gli arresti della bobina.