Problemas de diodos de retorno y problemas de corriente de arranque y retención en este circuito de relé

Puede colocar el RC en el lado B o en el lado A. Cuando los componentes se colocan en serie, el orden de los mismos no importa para el funcionamiento.

Sobre los diodos. Cuando apaga el relé, causará un voltaje negativo (posiblemente grande) en el drenaje del FET, y se usa un diodo de retorno para limitar ese voltaje a una caída de diodo de 0.7 V. Entonces, los diodos no sirven para proteger la bobina, sino el FET. El uso de los zeners permitirá que este voltaje vaya a -5,7 V o -15,7 V si usa los zeners de 15 V. No hay razón para correr riesgos aquí, incluso si el FET puede manejar -30 V. Así que solo usaría un rectificador o un diodo de señal, o incluso mejor un diodo Schottky.

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De hecho, puede usar un zener (combinado con un diodo común, D1 no tiene que ser un zener) para disminuir el tiempo de apagado , y Tyco también lo menciona en esta nota de aplicación , pero no leo como si insistieran en ello. Las imágenes del alcance en el primer enlace muestran una disminución dramática en el tiempo de apagado, pero eso mide el tiempo entre la desactivación del relé y la primera apertura del contacto, no el tiempo entre la primera apertura y el regreso a la posición de reposo, que será cambiar mucho menos.

edite el relé de 6 V y el circuito RC
Como digo en esta respuesta , puede operar un relé por debajo de su voltaje nominal, y dado que su voltaje de operación es de 4.2 V, la versión de 6 V de su relé también se puede usar a 5 V. Si usa una resistencia en serie no superior a 9 Ω, tendrá esos 4.2 V, y luego no necesita el capacitor (¡esté atento a la tolerancia para los 5 V!). Si quieres ir más bajo, estás solo; la hoja de datos no proporciona un voltaje de retención obligatorio. Pero digamos que esto sería de 3 V. Luego, puede usar una resistencia en serie de 32 Ω y necesitará el capacitor para activar el relé.

El tiempo de funcionamiento es de un máximo de 15 ms (que es largo), por lo que a medida que el condensador se carga, el voltaje del relé no debe bajar de 4,2 V hasta 15 ms después de encenderlo.

Ahora tenemos que calcular el tiempo RC para eso. R es el paralelo de la resistencia de la bobina del relé y la resistencia en serie (eso es culpa de Thévenin), por lo que es 19.3 Ω. Después

$3 V + 2 V \cdot e^{\dfrac{- 0.015 ms}{19.3 \Omega \text{ C}}} = 4.2 V$

Resolviendo para$\text{C}$nos da 1500 µF mínimo.

Re apagar:
No se puede violar Q = CV, es la Ley. Su voltaje de sujeción es 3.3 V + 0.7 V = 4 V. Eso significa que cuando apaga el FET, el lado bajo del capacitor se tirará momentáneamente a -4 V, y rápidamente volverá a subir a 0 V. El lado alto es 2 V más alto, y simplemente seguirá esa caída de 4 V mientras el capacitor se descarga a través de la resistencia paralela. El condensador ni siquiera notará la caída. La constante de tiempo de descarga es 1500 µF$\times$32 Ω = 48 ms, entonces el capacitor se descargará a 20 mV (1% de su valor inicial) en 220 ms.

Los 62 mA no cargarán ni descargarán el capacitor. A menudo aplicamos la ley de corriente de Kirchhoff (LCK) a los nodos, pero también se aplica a las regiones:

Dibuje un límite alrededor de C1 y R1, y verá que solo hay un camino hacia el mundo exterior ya que el camino hacia el FET está cortado. Dado que la corriente total tiene que ser cero, no puede haber ninguna corriente a través de esa conexión única. La bobina tiene que encargarse sola de los 62 mA, y lo hace utilizando el bucle formado por los zeners.

Un relé se puede modelar como un inductor con una resistencia en serie significativa. Cuando la corriente en el inductor alcanza un cierto nivel, el contacto se 'atrae'. Cuando la corriente cae por debajo de cierto nivel inferior, el contacto se liberará.

La razón por la que se necesitan diodos flyback es que los inductores se comportan, para usar una analogía mecánica, como una "masa de fluido móvil". Así como no es posible que una masa física en movimiento se detenga instantáneamente, y la cantidad de fuerza generada por una masa en movimiento cuando golpea algo es proporcional a la aceleración que esa cosa intenta impartir a la masa, lo mismo ocurre con los inductores. La corriente en un inductor no cambiará instantáneamente, sino que cambiará a un ritmo proporcional al voltaje que lo atraviesa. Por el contrario, el voltaje a través de un inductor será proporcional a la velocidad a la que las fuerzas externas intentan cambiar la velocidad a la que fluye la corriente a través de él. Un dispositivo que intenta detener instantáneamente la corriente en un inductor no logrará detenerlo instantáneamente,

La función de un diodo flyback es proporcionar la corriente en el inductor con una ruta distinta al transistor. La corriente tendrá que seguir fluyendo en algún lugar, al menos por un tiempo, y un diodo de retorno proporciona un camino seguro. La única limitación con un simple diodo flyback es que puede permitir que la corriente siga fluyendo "demasiado bien". La velocidad a la que caerá la corriente en el inductor es proporcional a la caída de voltaje en el inductor (que incluye la caída de voltaje en la resistencia en serie implícita). Cuanto menor sea el voltaje a través del inductor, más tiempo tardará en caer la corriente en él. Agregar un diodo zener en serie con el diodo flyback aumentará la velocidad a la que caerá la corriente del inductor y, por lo tanto, disminuirá el tiempo antes de que el relé se apague.