Dlaczego dioda jest podłączona równolegle do cewki przekaźnika?

W większości obwodów elektrycznych z przekaźnikiem dioda jest podłączona równolegle do cewki przekaźnika. Dlaczego? Czy to zawsze dobra praktyka?

Ponieważ cewka indukcyjna (cewka przekaźnika) nie może natychmiast zmienić prądu, dioda cofania zapewnia ścieżkę dla prądu, gdy cewka jest wyłączona. W przeciwnym razie nastąpi skok napięcia, powodujący wyładowanie łukowe na stykach przełącznika lub zniszczenie tranzystorów przełączających.

Czy to zawsze dobra praktyka?

Zwykle, ale nie zawsze. Jeśli cewka przekaźnika jest napędzana prądem przemiennym, należy zastosować dwukierunkową diodę TVS (lub inny zacisk napięcia) i / lub tłumik (seria RC). W tym przypadku dioda nie działałaby, ponieważ działałaby jako zwarcie podczas ujemnego półcyklu prądu przemiennego. (Aby uzyskać informacje o aplikacji, zobacz także Red Lion SNUB0000 )

W przypadku przekaźników sterowanych prądem stałym zwykle stosuje się diodę, ale nie zawsze. Jak podkreślił Andy aka, czasem szybsze wyłączenie przekaźnika (lub innych, takich jak elektromagnesy, transformatory typu flyback itp.) Jest pożądane, aby uzyskać wyższe napięcie niż to, które pozwala sama dioda. W tym przypadku jednokierunkowa dioda TVS jest czasami dodawana szeregowo z diodą flyback, podłączając anodę do anody (lub katodę do katody). Zamiast diody TVS można zastosować rezystor szeregowy, ale napięcie zaciskowe jest bardziej deterministyczne, jeśli zastosowana jest dioda TVS.

Jeśli MOSFET jest używany jako element przełączający, zwykle nadal potrzebujesz diody flyback, ponieważ dioda ciała jest w przeciwnym kierunku, aby zrobić coś dobrego. Wyjątkiem jest MOSFET, który ma „powtarzalną ocenę lawinową ” (taki jak IRFD220 ). Zazwyczaj jest to narysowane za pomocą symbolu diody Zenera dla diody ciała. Te tranzystory MOSFET są zaprojektowane do zaciskania napięcia na poziomie, który mogą wytrzymać, umożliwiając wyższe napięcie w celu szybszego wyłączenia cewki. Czasami zewnętrzna jednokierunkowa dioda TVS (lub zener) jest umieszczana równolegle z MOSFET w tym samym celu, lub jeśli MOSFET nie jest w stanie poradzić sobie z „powtarzalnym prądem lawinowym” lub „powtarzalną energią lawinową”, lub jeśli napięcie przebicia lawinowego jest wyższy niż pożądany.

Czy to zawsze dobra praktyka?

Prawie zawsze jest to dobra praktyka i jest bardzo skuteczna ALE, jeśli potrzebujesz przekaźnika, który dezaktywuje się tak szybko, jak to możliwe, istnieją alternatywne metody. Powodem jest powolność, ponieważ gdy obwód cewki przekaźnika otwiera się, cała energia zgromadzona w cewce przekaźnika wymusza przepływ prądu przez diodę koła zamachowego, dopóki energia ta nie zostanie „zużyta”.

Dioda działa jak zwarcie z niewielkim spadkiem napięcia do przodu i przy rezystancji przekaźnika (może 100 omów) opóźni dezaktywację przekaźnika o kilka dodatkowych milisekund. Zwykle nie stanowi to problemu, ale jeśli tak, to umieszczenie rezystora szeregowego z diodą oznacza, że ​​energia jest „wydatkowana” znacznie szybciej.

Wadą jest to, że twój tranzystor sterujący musi „wytrzymać” impuls napięcia, który jest znacznie większy niż napięcie zasilania + 0,7 V - może być dwa razy większe niż napięcie zasilania, gdy używasz rezystora, ale w większości obwodów znajduje tranzystor ocena zazwyczaj nie stanowi problemu.

Gdy prąd płynący przez cewkę zostanie wyłączony, cewka (będąca cewką indukcyjną) będzie próbowała utrzymać prąd. Gdy nie ma ścieżki dla tego prądu, napięcie na cewce gwałtownie wzrośnie, a prąd znajdzie ścieżkę, poprzez izolację układu scalonego lub tranzystora, niszcząc ten element. Dioda zapewnia ścieżkę dla tego prądu, dzięki czemu energia zgromadzona w cewce może być bezpiecznie rozproszona.

Tak więc, dobrym pomysłem jest zapewnienie ścieżki rozładowania.

Dioda równoległa do cewki jest prawdopodobnie najczęściej stosowanym sposobem, ale istnieją inne sposoby, takie jak tłumik (R + C) lub dioda Zenera do uziemienia. Rezystor połączony szeregowo z diodą może przyspieszyć odpływ przekaźnika.

Gdy przekaźnik elektromechaniczny jest gwałtownie odłączany od zasilania za pomocą przełącznika mechanicznego lub półprzewodnika, zapadające się pole magnetyczne wytwarza znaczne napięcie przejściowe w celu rozproszenia zgromadzonej energii i przeciwdziałania nagłej zmianie przepływu prądu. Na przykład przekaźnik 12VDC może generować napięcie od 1000 do 1500 woltów podczas wyłączania. Dlatego powszechną praktyką jest tłumienie cewek przekaźnikowych za pomocą elementów, które ograniczają napięcie szczytowe do znacznie mniejszego poziomu, zapewniając ścieżkę rozładowania zmagazynowanej energii magnetycznej.

Używanie tylko diody gaszącej nie zawsze jest najlepszą praktyką. Oto kilka metod tłumienia:

1. Dwustronna przejściowa dioda tłumiąca
2. Odwrócona dioda prostownicza połączona szeregowo z diodą Zenera C. Warystor z tlenku metalu (MOV).
3. Odwrócona dioda prostownicza połączona szeregowo z rezystorem.
4. Rezystor, gdy warunki pozwalają na jego użycie, jest często najbardziej ekonomicznym tłumieniem.
5. Odwrócona dioda prostownicza.
6. „Tłumik” rezystora-kondensatora. Zasadniczo najmniej ekonomiczne rozwiązanie i już nie uważane za rozwiązanie praktyczne.
7. Cewka bifilarna z drugim uzwojeniem stosowana jako urządzenie tłumiące. Nie jest to zbyt praktyczne, ponieważ powoduje znaczne zwiększenie kosztów i rozmiarów przekaźnika.

Sugerowaną techniką tłumienia cewki przekaźnika jest zastosowanie równolegle z cewką diody prostowniczej z odwróconą diodą i szeregowej diody Zenera. Dzięki temu przekaźnik ma optymalną dynamikę zwalniania i dobrą żywotność styków.

Ilekroć prąd płynie przez cewkę drutu zatrzymuje się, powstaje skok napięcia. Ten skok wynika z zapadania się pola magnetycznego wokół cewki. Ruch pola w cewce powoduje gwałtowny wzrost napięcia, który może uszkodzić elementy elektroniczne. Dzieje się tak, gdy wchodzi w grę dioda zaciskowa. Instalując diodę C równolegle z cewką, tworzy się obejście dla elektronów, gdy obwód czasowy jest otwarty lub prąd przechodzi przez cewki.