¿Por qué pasaría por alto un diodo zener en la protección de retorno de una bobina de relé? [duplicar]

El motivo se indica en el esquema: https://cdn.sparkfun.com/datasheets/Components/General/SparkFun_Beefcake_Relay_Control_Kit_v20a.pdf

Pararrayos de retorno --

Coloque D1 con un diodo normal como el 1N4148 para todos los casos.

Use un zener (como el 1N4739) en D2 para permitir un cierto voltaje de retorno. Mantenga Vcc + Vzener por debajo de 30 voltios (Tensión de ruptura de la NPN con un margen de 10 V)

El zener no es crítico para la protección del circuito, pero ayuda a permitir que los contactos se abran más rápido. Se puede omitir acortando JP1.

En resumen, por qué es posible que desee un zener en primer lugar es que la bobina del relé tiene bastante inductancia y cuando la bobina del relé se abre apagando el transistor de accionamiento, la energía almacenada en el campo magnético tiene que ir algun lado.

A medida que el campo magnético comienza a colapsar, induce un voltaje a través de la bobina, llamado voltaje de retorno o EMF de retorno. Esto puede producir voltajes muy altos que pueden dañar el transistor de control, por lo que se requiere algún tipo de circuito de protección, que generalmente consiste en un diodo polarizado inversamente en condiciones normales de operación.

De manera un tanto contraria a la intuición, se tarda más en disiparse si la bobina está en cortocircuito o conectada a través de un diodo normal con un voltaje directo de aproximadamente 0,7 voltios que si está conectada a una carga más grande, como una resistencia o un diodo zener. La razón de esto es que la baja caída de tensión de un cortocircuito o diodo normal no acaba disipando mucha potencia, por lo que la corriente sigue circulando por la bobina y por el diodo con una resistencia mínima durante bastante tiempo.

Con un diodo zener, esa corriente tiene que producir una diferencia de voltaje mucho mayor en el zener para seguir fluyendo, y esto requiere mucha más energía ya que P = I * V. Dado que la energía es energía por unidad de tiempo, la energía en la bobina es se disipó mucho más rápido, lo que provocó que el campo magnético cayera más rápidamente y que los contactos del relé se abrieran antes.

Puede parecer poco importante agregar un diodo zener (o una resistencia) para que un relé se abra algo más rápido. Una vez hice algo similar para una válvula neumática similar a un relé, y esto hizo que mi controlador de presión de aire fuera mucho más rápido. También hice esto para un controlador de motor paso a paso, para hacer que un trazador funcione más rápido. Circuitos inductivos como altos voltajes, como dI/dT = V/L.

El ejemplo más hermoso es el capacitor de retorno para la desviación horizontal de una pantalla CRT. El alto voltaje de retorno no solo reduce la corriente de línea rápidamente, sino que la segunda mitad del retorno incluso invierte la corriente, devolviendo el haz hacia el lado izquierdo. Y esto sin perder la energía magnética.

El circuito flyback con un capacitor actúa como un "rebote" para la corriente, al igual que una pelota que rebota invierte su velocidad. La analogía para un zener agregado o una resistencia es una bola de arcilla que cae muerta. Y con solo un diodo es como una bola de espuma viscoelástica, lleva más tiempo disipar la energía cinética.