Selección de diodo Flyback para carga inductiva

Tengo la intención de hacer funcionar una bomba de agua de 48 V CC que usa este motor ( http://www.leeson.com/leeson/searchproduct.do?invoke=viewProductDetails&motorNo=098382.00&productType=0 ) a través de un relé de estado sólido como este ( http ://www.crydom.com/en/products/catalog/power-plus-dc-series-100-dc-panel-mount.pdf - DC100D20C) y necesita ayuda para seleccionar un diodo flyback.

El motor de la bomba tiene una potencia nominal de 1/2 hp, y en su carga completa/RPM (1800) aparentemente puede consumir 11,0 amperios. Pero de acuerdo con el minorista de la bomba, con la altura de la cabeza con la que estoy tratando, probablemente será de alrededor de 170 vatios o alrededor de 3.5A @ 48V. Para construir un pequeño margen de seguridad, digamos que estamos tratando con una carga de 10 A, aunque estoy bastante seguro de que nunca alcanzará ese nivel (incluso a la altura de cabeza máxima soportada por la bomba, el minorista muestra solo 314 vatios / 6,5 A).

Por lo que he leído, entiendo que el diodo flyback debe poder manejar exactamente la misma corriente que fluía a través del motor en el momento en que se apagó (a través del relé), ya que el inductor querrá seguir fluyendo de la misma manera. corriente (incluso después de apagarse) a través del diodo flyback hasta que la energía almacenada se haya disipado por completo.

Entonces sé que necesito un diodo 10A+. Pero, ¿qué pasa con algunos de los otros atributos?

  • Voltaje de ruptura: según tengo entendido, este es el voltaje al que el diodo permitirá que la corriente fluya en la dirección inversa. No creo que esto deba suceder nunca (¿verdad?), por lo que el voltaje de ruptura debería ser al menos más alto que el rango de voltaje esperado del banco de baterías. ¿Cuánto más alto? Cualquier tipo de pico de voltaje de EMF que pueda ocurrir sería positivo con respecto al diodo de retorno, ¿verdad (y por lo tanto, el voltaje de ruptura no es aplicable en ese escenario)? No debería (en teoría) haber picos de voltaje en la parte posterior/lado de bloqueo del diodo. Aunque supongo que si hubiera un pico de voltaje aguas arriba de la bomba/motor, supongo que sería mejor que fluyera a través del diodo (hacia atrás) en lugar de la bomba.
  • Voltaje de trabajo: ¿Es necesario que sea igual o superior al rango de voltaje del banco de baterías (es decir, 44 V-52 V)? ¿O debe ser más alto para adaptarse a los picos de voltaje? ¿O es que con el diodo flyback no hay picos de voltaje (es decir, si el voltaje es de 48 V con la bomba encendida , inmediatamente después de que se apaga , decae lentamente de 48 V a cero a través del bucle de diodo)?
  • Voltaje de separación inverso máximo: "el voltaje por debajo del cual no se produce una conducción significativa" ... de otra publicación SE: "el voltaje de ruptura suele ser un 10% superior al voltaje de ruptura inverso" ... por lo que parece que esto está relacionado con el voltaje de ruptura anterior y mientras sea lo suficientemente alto, no debería importar.
  • Voltaje de sujeción: "el voltaje al que el dispositivo conducirá su corriente nominal completa" ... nuevamente, ¿debería ser bajo? para que el <10A completo pueda fluir inmediatamente sin restricciones? ¿O es necesario que sea de 48 V para garantizar que la corriente solo vuelva a circular por el motor a ese voltaje (y no a algún otro voltaje que pueda dañar el motor)?

¡Gracias de antemano por tu ayuda! Hay miles de diodos diferentes para elegir, y solo estoy buscando una pequeña guía sobre cómo seleccionar el correcto para evitar que los picos de voltaje dañen la bomba/motor, el relé de estado sólido y/o otros componentes del sistema.

¡Gracias!

Actualización: ¿Qué hay del Vishay Semiconductor VS-T40HF10 ( https://www.mouser.com/ds/2/427/vst40hfseries-50776.pdf )? Clasificado para una corriente directa promedio de 40 A, un voltaje inverso de 100 V y una corriente de sobretensión de 600 A. Voltaje directo relativamente alto de 1.3V, y probablemente demasiado para mis necesidades, pero esto se instalaría en una ubicación remota/resistente (al aire libre, pero protegida) y me gusta que se pueda montar con tornillos y que tenga terminales con tornillos. sé que podríaobtener algo que funcione por $ 0.30, pero tampoco me importa gastar $ 20 en un diseño más robusto que resistirá el abuso. Su clasificación como "diodo rectificador de potencia" me hace cuestionar su viabilidad, pero siempre que se comporte como un diodo y solo permita que la corriente fluya en una dirección, entonces debería estar bien. No estoy usando PWM ni cambiando este circuito con frecuencia; probablemente encendido y apagado solo una o dos veces al día.

¿Qué pasa si el agua se bloquea? La corriente será más alta que la corriente de diseño. Seleccionaría el diodo para las peores condiciones actuales.

Respuestas (3)

Todo lo que necesita es un diodo con una clasificación de corriente de pulso directo igual o mayor que la que consume el motor a plena carga, y una clasificación de voltaje inverso cómodamente más alta que su suministro de CC.

En su caso, sugeriría que un diodo de corriente de sobretensión de 100 V 10 A sería más que adecuado.

Un diodo 1N4003 humilde sería bastante adecuado con un voltaje inverso de 140 V y una clasificación de pulso no repetitivo de 30 A.

Sin embargo, algo como este dispositivo Schottky (incluso más margen) cuesta solo 10-15 centavos en Digikey o Mouser.

La sobretensión del motor supera los 50 A
Gracias por tu respuesta Jack (y Tony). Consideraré esas opciones y me aseguraré de generar un margen de seguridad adicional en términos de amperaje. Consulte el modelo de Vishay que publiqué como una actualización de mi pregunta original y avíseme (como comentario en la pregunta original) si cree que funcionaría. ¡Gracias!
@TonyStewart.EEsince'75. La supresión de diodo nunca está expuesta a la sobretensión máxima del motor si el sistema está diseñado para encender el motor sin rebote de contacto. Y el segundo diodo que especifiqué manejaría fácilmente incluso este evento si ocurriera.

Según la hoja de datos del motor a 9,5 V, la pérdida es de 107 vatios, lo que se traduce en alrededor de 0,9 ohmios. Por lo tanto, puede esperar una sobretensión de arranque de alrededor de 53 A , que es aproximadamente 5 veces la clasificación máxima de 11 A, que es normal para un motor de este tamaño.

Desafortunadamente, el rebote de contacto y la interrupción de la energía pueden ocurrir, por lo que el diodo debe poder manejar mucho más de 10 A y mantener algo de corriente hasta que la bomba se detenga. Entonces, la inercia del motor generará más energía en el diodo de la que puede manejar un 1N400x humilde en momentos inciertos.

Por $ 2, es mucho más inteligente elegir un diodo que pueda manejar 50 A durante un tiempo desconocido, a menudo clasificado en ciclos de n * 60 Hz frente a amperios, que probablemente sea una clasificación PIV de 200 V.

Me sorprendería si el Crydom SSR no tiene un zener incorporado en su diseño para soportar esta corriente de voltaje inverso como un diodo en la dirección directa.

El diodo se convierte en el freno del motor de la bomba cuando se apaga. ¿Cuántos julios? Puede que tengas que calcular.

Sugiero un diodo Schottky de 40 A, 200 V, 30 mJ, onda cuadrada de 121 A, fuga inversa de 0,5 mA. TO-247 ~$5

https://www.digikey.ca/product-detail/en/microsemi-corporation/APT30S20BG/APT30S20BG-ND/1494540

https://www.microsemi.com/document-portal/doc_download/6933-apt30s20bg-apt30s20sg-datasheet

No había considerado la sobretensión de arranque, ¡así que gracias por su respuesta informativa! Esta bomba/motor estará conectado con dos interruptores de flotador separados, por lo que idealmente se activará cuando el tanque inferior esté lleno y el tanque superior esté vacío y funcionará hasta que uno de esos dos interruptores de flotador se active (y luego no volverá a funcionar durante a veces).
Aunque supongo que podría haber situaciones en las que uno (o ambos) de los interruptores de flotador [mecánicos] se tambaleen justo entre abierto/cerrado y podrían cerrarse el tiempo suficiente para que el motor se encienda y luego una onda en el tanque provoque el circuito. para abrirse y el relé luego apaga la bomba/motor justo en medio de su sobretensión de arranque. ¡Qué gran comentario y definitivamente algo que tomaré en consideración! Si no le importa, consulte el diodo Vishay que agregué a mi pregunta original y avíseme si cree que funcionaría. ¡Gracias!
La corriente de fuga inversa de 15 mA es la consecuencia de un diodo del tamaño de un tanque. digikey.ca/product-detail/en/microsemi-corporation/APT30S20BG/… cuesta alrededor de $5 especificaciones microsemi.com/document-portal/doc_download/…

El tipo de diodo que probablemente necesite es un diodo Schottky. Esos son el tipo de diodo preferido para los diodos flyback.

Lo que realmente deberías buscar:

  • Voltaje inverso> voltaje de suministro (x2 o más para estar seguro)
  • Corriente de sobretensión directa alta (puede encontrar fácilmente uno con x20 la corriente de carga)
  • Corriente directa cercana a la corriente de su carga o más

Trabajo como técnico para los ferrocarriles y para nuestros motores de tracción de CC usamos diodos de retorno que apenas podían manejar la corriente directa del motor, pero su corriente de sobretensión directa es muy alta y esos diodos rara vez se rompen.

Sí, he estado mirando tanto a Schottky como a "regular". Seguiré buscando, pero por ahora creo que encontré uno que me interesa, principalmente porque las especificaciones están dentro del rango y me gustan las opciones de factor de forma/montaje. Consulte la actualización que agregué a mi pregunta original y avíseme si cree que esa es una opción viable. ¡Gracias!
Esa serie parece más que adecuada. Puedo ver por qué te gusta el factor de forma, buena elección si no te importa el precio.