Quando / perché dovresti usare un diodo Zener come diodo a volano (sulla bobina di un relè)?

Ho appena cogitato l'esercitazione su http://www.electronics-tutorials.ws/io/io_5.html , e nella discussione sui diodi volano include questa frase senza ulteriori elaborazioni:

Oltre all'utilizzo di diodi a volano per la protezione di componenti a semiconduttore, altri dispositivi utilizzati per la protezione includono reti di snubber RC, varistori a ossido di metallo o diodi MOV e Zener.

Riesco a capire come potrebbe essere necessaria una rete RC se si tratta di un dispositivo di grandi dimensioni e quindi la bobina potrebbe ridimensionare più corrente di quella che si desidera dissipare attraverso un singolo diodo. (Per favore, correggimi se non è questo il motivo.)

Non ho idea di cosa sia un MOV, quindi per il momento lo ignorerò. :-)

Ho letto un po 'di diodi Zener, ma non capisco perché la loro bassa tensione di rottura inversa potrebbe essere desiderabile qui?

Modifica: Sono anche perplesso dal seguente diagramma del tutorial sopra:

Questo non prenderebbe alcuna tensione di ritorno e lo scaricerebbe nella rete Vcc? Non sarebbe un'idea migliore avere la bobina del relè tra TR1 e terra e il diodo che dissipa la tensione di ritorno a terra?

La corrente dall'apertura del relè non va affatto nella guida Vcc. Segue il percorso mostrato qui:

L'energia immagazzinata viene dissipata nella caduta del diodo e nella resistenza della bobina del relè.

Nella configurazione del diodo Zener, l'energia immagazzinata viene dissipata nella piena tensione Zener del diodo. V * I è una potenza molto più elevata, quindi la corrente diminuirà più velocemente e il relè potrebbe aprirsi un po 'più velocemente:

I MOV sono diversi dagli Zener, ma svolgono una funzione di circuito simile: assorbono energia quando la tensione supera un certo livello. Sono usati per la protezione da sovratensione, non per cose di precisione come i regolatori di tensione.

La velocità con cui il campo magnetico collasserà in un solenoide, elettromagnete o dispositivo simile quando viene rimossa l'alimentazione sarà proporzionale alla tensione che può apparire attraverso il dispositivo. Se si utilizza un solenoide da 12 volt o un relè con un pulsante e nessuna protezione flyback, il rilascio del pulsante può far apparire centinaia o migliaia di volt attraverso la bobina fino al collasso del campo; a causa della grande tensione sulla bobina, tuttavia, il campo collasserebbe quasi all'istante.

L'aggiunta di un semplice diodo di cattura impedisce la comparsa di una tensione significativa sul solenoide o sul relè quando viene rilasciato. Tuttavia, farà sì che la bobina rimanga magnetizzata per molto più tempo di quanto altrimenti farebbe. Se il campo magnetico di una bobina a relè impiegasse 5 ms per raggiungere la massima potenza a 12 volt, occorrerebbero circa 17 volte il tempo necessario (ovvero 85 ms) per dissiparsi attraverso un diodo di cattura. In alcune situazioni, potrebbe essere un problema. L'aggiunta di altri circuiti alla caduta di tensione può consentire alla bobina di diseccitarsi molto più velocemente.

A proposito, se uno sta commutando frequentemente molti relè a 12V, mi aspetterei che si potrebbe risparmiare una discreta quantità di energia facendo caricare i cappucci dei diodi a pinza e quindi prelevando energia da quel cappuccio per altri scopi. Non sono sicuro se o dove sia stato fatto, ma in qualcosa come un flipper sembrerebbe che potrebbe essere un concetto utile.

Il diodo zener normalmente va in serie con il diodo a ruota libera, da catodo a catodo (puntando l'uno verso l'altro). Questo fa sì che la tensione collassi più velocemente e quindi il campo della bobina crollerà più velocemente e quindi il relè / solenoide si aprirà più velocemente. Negli alimentatori switching (SMPS) questo è anche noto come un soppressore zener.

^{simula questo circuito - Schema creato usando CircuitLab}

Vedi anche questa domanda / risposta: domanda sul diodo zener

Alcune di queste risposte sono confuse su ciò che accade con un semplice diodo. L'energia viene dissipata principalmente in Rcoil, non nel diodo.

La chiave è che quando si utilizza un diodo, la dissipazione è un decadimento esponenziale RL (come RC). È esponenziale che ci mette così tanto tempo (soprattutto perché la corrente di rilascio potrebbe essere solo del 20%). Con uno zener è una caduta lineare a zero.

Questo simula un vero relè dai valori del suo foglio dati di R e L.

^{simula questo circuito - Schema creato usando CircuitLab}

Noterai che il tempo di ON (aumento attuale) è più lungo del tempo di off utilizzando un diodo (L1, D1).

Ciò non è corretto poiché l'induttanza è maggiore (0,74 H) quando l'armatura del relè è chiusa (migliore circuito magnetico) che quando è aperta (0,49 H). Il vero On time (con 0.49H) e il tempo di inattività con un diodo sono quasi gli stessi.

Le correnti L2, L4 sono le stesse, in quanto vi è la stessa caduta in entrambi i casi (e la stessa Vdrain sul feto.

ignoralo

^{simula questo circuito}

Ecco una nota dell'app sull'uso dei normali diodi + Zener per proteggere i componenti e diseccitare rapidamente. Mostra il tempo di decadimento e i valori di tensione per diversi metodi.