¿Uso correcto del diodo Flyback o Snubber a través del motor o transistor?

Considere el funcionamiento del circuito.

Cuando el transistor está encendido, la corriente fluye en la bobina de arriba a abajo a medida que se dibuja el circuito, ahora apagamos el transistor. La corriente en la bobina todavía quiere fluir.

Para el circuito de la izquierda, esta corriente ahora puede fluir de regreso a Vcc a través del diodo. El voltaje a través de la bobina ha invertido la dirección y está limitado por el diodo. La corriente puede decaer a cero de manera segura.

Para el circuito de la derecha, el diodo no ayuda. La corriente que fluye en la bobina hará que el voltaje en el colector aumente hasta el punto en que el transistor (o posiblemente el diodo) se rompa y comience a conducir. En este punto, la corriente puede comenzar a decaer en la bobina, pero la energía en el transistor averiado (o menos probablemente en el diodo) será excesiva y puede resultar en la muerte de los transistores. Tenga en cuenta que un diodo zener aquí funcionará porque permite que el voltaje en la bobina se invierta para que la corriente pueda decaer a cero mientras limita el voltaje a través del transistor a un valor seguro.

Cabe señalar que permitir que el voltaje a través de la bobina se invierta a un voltaje más alto significa que la corriente puede decaer más rápidamente, por lo que a veces se ve un zener en el circuito de la derecha o más de un diodo en serie en el de la izquierda.

Un zener puede funcionar en ambos, pero un diodo no.

Un zener.

Para la izquierda, solo funcionaría como un diodo (con un poco de sujeción de suministro ...) Para la derecha, descargará rápidamente la bobina (si está clasificado correctamente - televisores)

un diodo

Por la izquierda será un chopper normal con paso libre. A la derecha tienes un transistor muerto.

Esto último no puede ser correcto. La corriente inducida fluye en la misma dirección que la corriente original, y un diodo de unión con polarización inversa no ayudará. El voltaje que se acumula a partir de tal corriente a través de la resistencia ahora casi infinita es lo que daña el transistor en primer lugar (el Zener funciona al permitir que la corriente fluya una vez que el voltaje alcanza un máximo dado). Que el transistor aún esté operativo después del apagado en tal configuración es pura suerte.

El inductor está causando un pico de alto voltaje porque se interrumpe la ruta de corriente. La corriente intentará encontrar un nuevo camino y hasta que lo haga, aumentará su voltaje. Mejor alternativa

El circuito izquierdo es el mejor de los dos, suprime el pico de voltaje en la fuente. Si el voltaje a través del inductor aumenta, el diodo comienza a conducir hasta que toda la energía se disipa en el circuito.

El circuito correcto intenta hacer lo mismo, pero depende de que la fuente de alimentación tenga una ruta de baja impedancia. Esto no siempre es cierto y a algunos reguladores de voltaje no les gusta que se alimente corriente inversa en su salida. Mala alternativa.

La alternativa zener o MOV sufre el mismo problema que el circuito correcto, se basa en una ruta de baja impedancia a través de la fuente de alimentación. Mala alternativa.

Personalmente, no me gusta 1N400x para este uso porque es bastante lento. Para corrientes pequeñas (<100mA) prefiero un 1N4148 que es mucho más rápido. Para corrientes más grandes, consultaría una de las diversas guías de selección en Internet.

Desea usar el circuito de la izquierda (ya sea que esté usando un diodo estándar o un combo de diodo + Zener) por dos razones:

1. Algunas fuentes de alimentación (casi todas las fuentes lineales reguladas, en realidad) no pueden absorber corriente, lo que el segundo circuito les pide que hagan. Si intenta pedirle al suministro que se hunda cuando no puede hacerlo, el voltaje de salida aumentará de manera descontrolada, lo que podría dañar el suministro y cualquier otra cosa conectada a él.

2. Incluso si el suministro puede absorber corriente, el circuito de la izquierda sigue siendo superior porque el área del bucle para el transitorio de apagado dI/dt se mantiene mucho más pequeña, lo que evita que emita tanta EMI como lo haría si llegara hasta el final. la fuente de alimentación y viceversa. Esto es especialmente importante si está sujetando el EMF posterior a un valor significativo porque la EMI resultante será mayor en ese caso.

La fuerza contraelectromotriz provocada por un apagado rápido de la corriente de activación de la bobina provoca un colapso rápido del campo magnético de la bobina, lo que induce una corriente inversa igual y opuesta a la corriente a la que se había cargado o saturado la bobina. Esta corriente negativa tomará los caminos resistivos a través de los cuales resultará un voltaje negativo.

Ese peligro que se presenta al elemento de conmutación se trata mejor de manera rápida y decisiva con un diodo de rueda libre antiparalelo a través de la bobina.

Esto reduce la longitud de la ruta de radiación EMI y simplifica el análisis al mantener el problema entre la bobina y el diodo. Eso por sí solo evita cualquier estrés de ruptura de voltaje inverso innecesario en la unión del transistor de conducción, así como también evita la selección sofisticada de zener para tratar de igualar el umbral de ruptura del transistor, o preocuparse por distribuir la energía incurrida entre una bobina y un zener, todo esto dependiendo de las características de conmutación, el ciclo de trabajo, la corriente de saturación, etc., etc.

Con un diodo de rueda libre, la única potencia de la que debe preocuparse es la potencia disipada dada la corriente de saturación máxima de la bobina/núcleo multiplicada por la caída del diodo con polarización directa. En segundo lugar, si la bobina se va a calentar al ser apagada, se calentará al menos tanto, típicamente más al ser energizada; el desaire no puede disipar más energía que la potencia que disipó durante el tiempo que estuvo energizado.

El diodo PIV solo puede importar en el caso perverso de un voltaje de suministro muy alto y una bobina muy larga y altamente resistiva.

Si la disipación de energía en el diodo es una preocupación, también se puede considerar el ciclo de trabajo, ya que puede evitar el disipador de calor o una calificación de Pd constante al menos tan alta como la Pd máxima calculada.

En general, lo simple es hermoso; Por lo general, se incurre en complejidades de amortiguadores adicionales cuando se trata de minimizar las pérdidas de conmutación y los componentes coincidentes lo más cerca posible para aprovechar al máximo el componente más costoso en el bucle conmutado, generalmente el interruptor mismo, mientras se minimiza el costo de todos los demás, menos componentes costosos en el lazo conmutado y mantenimiento de EMC.

Un análisis de amortiguador más detallado es generalmente un refinamiento DFM (diseño para la fabricación) para maximizar un producto rentable y producido en masa, que invariablemente pone la confiabilidad en la balanza, ya que la gestión térmica define la tasa de avería a largo plazo en dispositivos semiconductores.

Para la creación de prototipos, el diodo de rueda libre involucra la menor cantidad de términos en su selección y es el enfoque más directo.

La capacitancia presentada a través de VCC significa que, desde el punto de vista de CA, el cátodo del diodo en el diagrama de la izquierda está efectivamente conectado al emisor del transistor. Parecería, por lo tanto, que hay poca diferencia en la protección provista en los diagramas de la mano izquierda y de la derecha. Sr. Dorian Stonehouse.