¿Cuándo/por qué usaría un diodo Zener como diodo volante (en la bobina de un relé)?

La corriente de la apertura del relé no entra en absoluto en el riel Vcc. Sigue el camino que se muestra aquí:

La energía almacenada se disipa en la caída del diodo y la resistencia de la bobina del relé.

En la configuración de diodo Zener, la energía almacenada se disipa en el voltaje Zener total del diodo. V*I es una potencia mucho mayor, por lo que la corriente caerá más rápido y el relé podría abrirse un poco más rápido:

Los MOV son diferentes a los Zener, pero cumplen una función de circuito similar: absorben energía cuando el voltaje supera un cierto nivel. Se utilizan para protección contra sobrevoltaje, no para cosas de precisión como reguladores de voltaje.

La velocidad a la que colapsará el campo magnético en un solenoide, electroimán o dispositivo similar cuando se desconecte la energía será proporcional al voltaje que se permite que aparezca en el dispositivo. Si uno opera un solenoide o relé de 12 voltios con un botón pulsador y sin protección flyback, soltar el botón puede causar que cientos o miles de voltios aparezcan en la bobina hasta que el campo colapse; sin embargo, debido al gran voltaje en la bobina, el campo colapsaría casi instantáneamente.

Agregar un diodo de captura simple evitará que aparezca un voltaje significativo en el solenoide o relé cuando se libere. Sin embargo, también hará que la bobina permanezca magnetizada durante mucho más tiempo de lo que lo haría de otra manera. Si el campo magnético de la bobina de un relé tarda 5 ms en alcanzar su fuerza máxima a 12 voltios, tardará unas 17 veces ese tiempo (es decir, 85 ms) en disiparse a través de un diodo de captura. En algunas situaciones, eso podría ser un problema. Agregar algún otro circuito para bajar el voltaje puede permitir que la bobina se desenergice mucho más rápido.

Por cierto, si uno está cambiando muchos relés de 12 V con frecuencia, esperaría que uno pudiera ahorrar una buena cantidad de energía haciendo que los diodos de abrazadera carguen una tapa y luego tomen energía de esa tapa para algún otro propósito. No estoy seguro de si se hace o dónde, pero en algo como una máquina de pinball parece que podría ser un concepto útil.

El diodo zener normalmente iría en serie con el diodo de rueda libre, cátodo a cátodo (apuntando el uno al otro). Esto hace que el voltaje colapse más rápido y, por lo tanto, el campo de la bobina colapsará más rápido y, por lo tanto, el relé/solenoide se abrirá más rápido. En las fuentes de alimentación conmutadas (SMPS), esto también se conoce como amortiguador zener.

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Consulte también esta pregunta / respuesta: pregunta sobre el diodo zener

Algunas de estas respuestas están confundidas acerca de lo que sucede con un diodo simple. La energía se disipa principalmente en Rcoil, no en el diodo.

La clave es que cuando se usa un diodo, la disipación es una caída exponencial RL (como RC). El hecho de que sea exponencial hace que tarde tanto (especialmente porque la corriente de liberación puede ser solo del 20 %). Con un zener es una caída lineal a cero.

Esto simula un relé real a partir de los valores R y L de su hoja de datos.

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Notará que el tiempo de ENCENDIDO (aumento de corriente) es más largo que el tiempo de apagado usando un diodo (L1, D1).

Esto no es correcto ya que la inductancia es mayor (0.74H) cuando la armadura del relé está cerrada (mejor circuito magnético) que cuando está abierta (0.49H). El tiempo de encendido real (con 0.49H) y el tiempo de apagado con un diodo son casi iguales.

Las corrientes L2, L4 son las mismas, ya que hay la misma caída en ambos casos (y el mismo Vdrain en el fet.

ignora esto

^{simular este circuito}

Aquí hay una nota de la aplicación sobre el uso de diodos normales + Zener para proteger los componentes y aún así desenergizarse rápidamente. Muestra el tiempo de caída y los valores de voltaje para varios métodos.