¿Cómo elegir un diodo flyback para un relé?

Primero determine la corriente de la bobina cuando la bobina está encendida. Esta es la corriente que fluirá a través del diodo cuando se apague la bobina. En su relé, la corriente de la bobina se muestra como 79,4 mA. Especifique un diodo para al menos 79,4 mA de corriente. En su caso, una clasificación de corriente 1N4001 supera con creces el requisito.

La clasificación de voltaje inverso del diodo debe ser al menos el voltaje aplicado a la bobina del relé. Normalmente, un diseñador pone mucha reserva en la calificación inversa. Un diodo en su aplicación que tenga 50 voltios sería más que adecuado. De nuevo, 1N4001 hará el trabajo.

Además, el 1N4007 (en cantidades de compra única) cuesta lo mismo pero tiene una clasificación de 1000 voltios.

1. El voltaje requerido es el voltaje nominal de la bobina, ya que eso es lo que se aplicará. Dale un factor de 2 por seguridad.

2. El requisito de corriente es la corriente nominal de la bobina.

3. La velocidad probablemente no sea una consideración para las bobinas de los relés, ya que no se encienden o apagan con mucha frecuencia, en comparación con, por ejemplo, un controlador de motor PWM.

En su caso, un 1N4001 probablemente funcionará bien.

Las cosas no siempre son tan simples como parecen, aunque en el caso de los relés depende en gran medida de la aplicación. Si bien el diodo proporciona una ruta de descarga segura que preserva el transistor de conmutación y la fuente de alimentación, puede causar algunos problemas en ciertas aplicaciones. Los relés al cerrarse pueden formar una pequeña soldadura en los contactos y, al colocar el diodo allí, básicamente evita que el relé se abra con toda su fuerza. Esto puede hacer que los contactos se 'peguen' juntos un poco más y, en general, es malo para el relé.

Un truco que aprendí hace unos años para evitar que eso sucediera fue poner un diodo zener en serie (obviamente en dirección diferente) con el diodo normal, esto te permite controlar el voltaje máximo y permite que la bobina del relé se descargue en un manera un poco mejor.

La página 13 de esta guía de aplicación de Panasonic contiene el diodo zener y otras opciones para la protección de contactos: https://www.panasonic-electric-works.com/pew/eu/downloads/technical_information_relay_en.pdf (enlace de archivo de Internet)

Pregunta: ¿Qué tamaño de diodo fly-back necesito para mi carga inductiva?

Mi respuesta: el tamaño de los diodos de retorno se basa en la disipación de energía

$P = 1/10(I^2)R$

P: potencia disipada en el diodo fly-back

I: corriente de estado estable que fluye a través del inductor (el diodo de retorno no conduce)

R: resistencia del diodo fly-back en conducción

Prueba:

El diodo de retorno se mantendrá a una temperatura constante; Los diodos tienen una resistencia constante en la conducción cuando se mantienen a una temperatura constante. (si la temperatura cambia, también lo hace la resistencia de los diodos)

Ahora el diodo conductor se comporta como una resistencia, por lo que la pregunta es: ¿Cuánta potencia necesito disipar en la resistencia interna de mi diodo?

Al observar una curva serie RL, sabemos que el inductor se descarga o se carga en 5 constantes de tiempo y una constante de tiempo es igual a la inductancia dividida por la resistencia en serie ($T = L/R$).

Algunos matemáticos nos dijeron que la energía almacenada en un inductor es:
$E = (1/2)L(I^2)$. Aquí E está en joules, L está en Henrys. También decían que potencia es energía por segundo ($P = E/time$). Aquí, la potencia está en vatios.

Entonces... si nuestra comprensión de la física está funcionando... el tiempo en el que se descarga el inductor es:$5(L/R)$segundos, y una energía almacenada de$(1/2)L(I^2)$julios se libera en ese tiempo. Aquí R es la resistencia del diodo de retorno en conducción, I es la corriente que fluye a través del diodo de retorno y L es la inductancia que suministra la corriente.

Si resolvemos para la potencia, sucede algo muy interesante...$P = ((1/2)L(I^2)R) / (5L)$Aquí, L se cancela y$P = 1/10(I^2)R$. Sabemos que R es la resistencia del diodo en conducción e I es la corriente que circula por el diodo durante la descarga. Pero ahora, ¿cuál es la corriente del diodo durante la descarga?

Considere un circuito como tal:

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

R1 es la resistencia interna de L1 y R2 es nuestra resistencia de carga. D1 funciona como diodo de retorno y R3 es la resistencia de D1 en conducción.

Si el interruptor está cerrado y esperamos una eternidad, fluye una corriente de 10 mA a través del circuito y el inductor almacena una energía de 50 μJ (50 microjulios).

Usando la teoría de la conservación de la energía:

Si se abre el interruptor, el inductor invierte la polaridad para tratar de mantener la corriente de 10 mA. El diodo de retorno está polarizado en conducción y se disipa una energía de 50 μJ a través de la resistencia del diodo en$5(L/R) = 500\mathrm{ms}$. La potencia disipada en el diodo es de 50 μJ / 500 ms = 100 μW (100 microvatios).

$(1/10) (10\mathrm{mA} ^2) (10\mathrm{ohms}) = 100\mathrm{\mu W}$

Entonces, para responder a la última pregunta: la corriente del diodo durante la descarga se puede considerar igual a la corriente de carga de estado estable de 10 mA cuando se usa la ecuación:$P = 1/10(I^2)R$. Si bien la corriente durante la descarga inductiva en realidad disminuye exponencialmente y no es de 10 mA constantes, esta simplificación permitirá cálculos rápidos de la potencia de diodo requerida en un circuito conociendo las condiciones iniciales.

La mejor de las suertes con sus diseños y nunca use la tecnología para propósitos malvados.