Diodo Flyback para solenoide de 24 V CC

Estoy tratando de seleccionar un diodo para evitar que mi circuito se dañe por el colapso del campo magnético del solenoide en mi circuito. La energía del solenoide se apagará mediante la activación de un relé o un transistor darlington que está controlado por un arduino.

Específicamente, estoy viendo este solenoide: https://www.amazon.com/uxcell-JF-1578B-Linear-Solenoid-Electromagnet/dp/B07DC95KRX

Tiene una potencia nominal de 192 W, 8 A y 24 V. Mi pregunta principal es ¿la corriente que experimenta el diodo flyback al apagarse será 8A? Si es así, ¿significa esto que debo usar un diodo flyback que tenga una clasificación más alta, como una capacidad de 10A?

He estado considerando comprar un rectificador de plástico de silicio IN4007 o un rectificador de plástico de uso general MIC10A10 (10A, 1000V). Tengo dificultades para encontrar especificaciones de caídas de voltaje y resistencias para los diodos. Mi idea es que cambian según la temperatura, pero no he podido encontrar mucha información sobre ellos. Espero encontrar un circuito equivalente para cuando se apaga la fuente de alimentación.

Sería bueno tener una conmutación rápida y, por lo tanto, haber estado investigando los diodos Schottky, pero, sinceramente, primero necesito averiguar los requisitos de amperaje y voltaje para el diodo.Diagrama de circuito aproximado

Editar: Especificaciones: El solenoide actuará como un actuador para un mecanismo flipper (similar a una máquina de pinball). Una vez que el émbolo se haya bajado por completo, me gustaría que volviera a subir rápidamente sin sostenerse. Todavía no estoy seguro de cuánto dura esto, ya que aún no conozco la dinámica mecánica del movimiento (tiempo para sumergirse).

Otra esperanza es que pueda usar mi arduino para especificar un PWM. Cualquier pista sobre los controladores que me permitan hacer esto sería genial. El juego tendrá LED que actuarán como un "medidor de potencia llamativo", por lo tanto, si el botón se presiona con una potencia débil, el solenoide no se hundirá.

¡Cualquier ayuda sería apreciada!

El etiquetado de su diagrama está confundido. El terminal inferior del BJT debe ser E para Emisor, no G para Tierra.

Respuestas (2)

Tiene razón en su suposición de que la corriente inicial en el diodo será igual a la corriente de la bobina. El uso de un diodo de esta manera hará que el campo magnético colapse más lentamente y reduzca el tiempo de respuesta de "apagado", porque el diodo proporciona una ruta de corriente para la bobina. Un solenoide con retorno por resorte no actúa como un inductor clásico cuando la energía se mueve debido al movimiento del núcleo magnético. La respuesta real depende de la dinámica "mecánica" del solenoide, pero definitivamente estaría seguro con un diodo de 10A.

El uso de un dispositivo bipolar como ha demostrado requeriría una corriente de base significativa (dependiendo de HFE). Otra preocupación: 8 amperios en el Vsat del transistor (alrededor de 1/2 voltio) significa que disipará 4 vatios en su transistor. Si planea funcionar a 8 amperios continuos, un MOSFET de canal N podría ser una mejor opción para la capacitancia de colector a base.

También podría considerar usar un circuito de accionamiento de solenoide en el lado alto del solenoide, lo que le permitirá reducir la corriente a través de PWM una vez que el solenoide haya cambiado. Se necesita mucha menos corriente para producir la misma fuerza cuando se cierra un solenoide, y estará ejecutando casi 200 vatios en su solenoide en uso continuo; este dispositivo se sobrecalentará rápidamente y fallará en este nivel de potencia. Hay muchos controladores de solenoide PWM de lado alto que le permitirán aplicar toda la potencia durante el arranque y luego reducir la corriente promedio a un nivel reducido que le permitirá mantener la fuerza requerida sin sobrecalentamiento.

¡Buena suerte!

Juan, gracias por la respuesta. ¿Puede proporcionarme un ejemplo para el circuito/controlador PWM? Estuve investigando esto, pero me preocupaba el alto voltaje que hace que el controlador se sobrecaliente con algo barato como un puente L298n h, soy ingeniero mecánico de oficio, por lo que la electrónica sigue siendo un misterio. Además, cuando el transistor está "abierto", ¿el calor disipado es Vsat * corriente de la fuente?
¡Suena divertido! Las aletas de pinball solían tener dos bobinas en serie: una se cortocircuitaba, lo que permitía una alta corriente para "voltear" hasta que la aleta alcanzaba su límite. Luego se abriría un interruptor colocando la segunda bobina en serie, reduciendo la corriente pero manteniendo abierto el dispositivo. Le recomendaría que pruebe un controlador de compuerta de lado bajo entre el FET y el Arduino, y use el circuito PWM para disminuir la corriente después de cada "Flip". Hay un artículo que describe esto en monolithicpower.com/pub/media/cms_document/Industry_Info/…

El tiempo de conmutación no está limitado aquí por la capacitancia del diodo, sino por el voltaje de retorno y la constante de tiempo de la resistencia.

La naturaleza de los solenoides es que tienen una inductancia muy grande con fuerzas muy grandes en un paquete pequeño y, sin embargo, con 24 V/8 A = 3 ohmios = DCR, la constante de tiempo de liberación está dictada por la relación Tau = L/R. Por lo tanto, un diodo de bajo voltaje que disipa menos potencia es el más lento para disipar la corriente almacenada.

Si la velocidad y el calor deben optimizarse para el apagado, puede usar un pequeño relé para cambiar la corriente de la bobina y, por lo tanto, solo tiene que lidiar con una corriente de accionamiento de <50 mA y usar una resistencia de derivación para desviar algo de energía del arco para ahorrar la conmutación. dispositivos del estrés. por ejemplo, V=Ldi/dt=IR

Sin embargo, se esperan interferencias dI/dt cuando aumenta el voltaje de retorno para acelerar la desactivación; otros métodos pueden reducir estos efectos.

Este dispositivo tiene un tiempo de ciclo de 2 segundos y un ciclo de trabajo bajo, pero no ha especificado sus requisitos.

Gracias por su respuesta. Algunas preguntas: ¿Puede mostrarme cómo se conectará la resistencia de derivación al resto del circuito? Tengo problemas para visualizar esto sin que la corriente fluya siempre a través del solenoide. Mi especificación se describe arriba (en mi edición), pero simplemente quiero usarla como mi actuador para un flipper de pinball. Me gustaría poder accionar el solenoide con al menos un intervalo de 3 segundos en el medio.