¿Dónde agregar el diodo Flyback?

Normalmente, un diodo iría directamente a través del relé. Dado que uno de esos puntos no está disponible para usted, debe encontrar otra forma de limitar el voltaje en Q1 a niveles seguros. Hay dos soluciones comunes para esto:

1. Un amortiguador. Esta es una resistencia y un capacitor en serie entre el colector de Q1 y tierra. Cuando Q1 se apaga, la corriente instantánea del relé no cambiará. Todo esto fluirá a través de la resistencia y el condensador. La resistencia debe dimensionarse para que esta corriente multiplicada por la resistencia, más el voltaje de la fuente de alimentación, no exceda la capacidad de voltaje del transistor. La corriente a través de la resistencia acumula voltaje inverso, lo que hará que la corriente del relé disminuya con el tiempo. Al mismo tiempo, la integral de esa corriente hace que se acumule voltaje en el capacitor. Debe asegurarse de que el capacitor sea lo suficientemente grande para que el voltaje que se acumula más el voltaje de la fuente de alimentación no exceda la capacidad de voltaje del transistor.

2. Un zener o transorb. Este es algún tipo de limitador de voltaje entre el colector de Q1 y tierra. Solo conduce cuando el voltaje del colector va un margen por encima del voltaje de suministro. Esto significa que no hace nada en el funcionamiento normal, sino que conduce para darle a la corriente de la bobina del relé un camino para que no cause un voltaje lo suficientemente alto como para dañar el transistor. La corriente máxima que debe poder manejar es la misma que la corriente de estado estable del relé. Es legítimo confiar parcialmente en la clasificación de corriente máxima en lugar de la clasificación de corriente constante del supresor de voltaje, ya que solo transporta esta corriente por un corto tiempo cada vez que se apaga el relé.

En un tema aparte, ¿realmente necesita el transistor adicional? A partir de los valores de R3 y R1, no parece que Q1 esté recibiendo mucha corriente base. Si es así, sería mejor tener la señal digital directamente en Q1. Eso lo invierte de lo que muestra, pero dado que la señal la produce un microcontrolador, puede invertir la señal digital en el firmware.

Este circuito sería más simple y dejaría caer menos voltaje en serie con el relé si Q1 fuera accionado directamente. Todo lo que necesita es Q1 y una resistencia de base única.

Si realmente necesita más unidad de corriente, use un segundo transistor alimentado desde el mismo suministro desde el que se alimenta el micro en lugar de intentar tomar la energía del lado conmutado del relé.

Quizás no haya necesidad de un diodo flyback si la salida del ULN2003A está sujeta a un voltaje razonable a través de la línea COM (como sería normalmente).

Cuando el voltaje de salida excede el suministro a medida que el campo magnético colapsa, la corriente fluirá a través de R2, R4 y el diodo de abrazadera en el ULN2003A, lo que hará que Q1/Q2 se apague lo suficientemente lento como para que Q1 absorba la energía en la bobina del relé. Si Q1 es lo suficientemente robusto, funcionará, pero si no lo es, Q1 podría destruirse. Verifique el área de operación segura para asegurarse de que haya suficiente margen. Necesitará saber un poco sobre el relé que está cambiando y qué tan rápido decae la corriente, lo cual puede determinar fácilmente con un osciloscopio.

Agregar un zener o TVS probablemente no ayudará con esto, ya que el voltaje tendrá que ser más alto que el suministro y las tolerancias serán tales que la acción anterior se llevará a cabo de todos modos, pero agregarlo no dañará nada que no sería duele de todos modos (excepto quizás el costo de las piezas). Si por alguna razón el COM no estuviera conectado en el ULN2003A podría guardar los componentes. También podría usar un zener barato de unos cientos de mW desde la base de Q2 a tierra.

Esto parece innecesariamente complejo. Si usa un transistor de potencia PNP (quizás con una resistencia base pequeña), puede hacer todo sin otras partes (excepto posiblemente un zener como el anterior). La caída de voltaje será mejor que su circuito pero aún más que el ULN2003A por otra caída de diodo.