¿Por qué hay un diodo conectado en paralelo a una bobina de relé?

Dado que un inductor (la bobina del relé) no puede cambiar su corriente instantáneamente, el diodo flyback proporciona un camino para la corriente cuando la bobina está apagada. De lo contrario, se producirá un pico de voltaje que causará arcos en los contactos del interruptor o posiblemente destruirá los transistores de conmutación.

¿Es siempre una buena práctica?

Por lo general, pero no siempre. Si la bobina del relé es accionada por CA, se debe usar un diodo TVS bidireccional (o alguna otra abrazadera de voltaje) y/o un amortiguador (serie RC). Un diodo no funcionaría en este caso ya que actuaría como un cortocircuito durante el medio ciclo negativo de la CA. (Consulte también Red Lion SNUB0000 para obtener información sobre la aplicación)

Para los relés controlados por CC, generalmente se usa un diodo, pero no siempre. Como señaló Andy, a veces se desea un voltaje más alto que el que permite un diodo solo para un apagado más rápido del relé (u otros, como solenoides, transformadores de retorno, etc.). En este caso, a veces se agrega un diodo TVS unidireccional en serie con el diodo flyback, conectado ánodo a ánodo (o cátodo a cátodo). Se podría usar una resistencia en serie en lugar del diodo TVS, pero el voltaje de sujeción es más determinista si se usa el diodo TVS.

Si se usa un MOSFET como elemento de conmutación, normalmente aún necesita el diodo flyback ya que el diodo del cuerpo está en la dirección opuesta para hacer algo bueno. Una excepción a esto es un MOSFET que tiene "clasificación de avalancha repetitiva" (como IRFD220 ). Esto normalmente se dibuja con un símbolo de diodo zener para el diodo del cuerpo. Estos MOSFET están diseñados para sujetar el voltaje a un nivel que puedan soportar, lo que permite un voltaje más alto para un apagado más rápido de la bobina. A veces, un diodo TVS unidireccional externo (o zener) se coloca en paralelo con el MOSFET para el mismo propósito, o si el MOSFET no puede manejar la "Corriente de avalancha repetitiva" o "Energía de avalancha repetitiva", o si el voltaje de ruptura de avalancha es superior a la deseada.

¿Es siempre una buena práctica?

Casi siempre es una buena práctica y es muy efectivo PERO, si necesita un relé que se desactive lo más rápido posible, existen métodos alternativos. La razón por la que es lento es porque cuando se abre el circuito de la bobina del relé, toda la energía almacenada en la bobina del relé fuerza una corriente a través del diodo del volante hasta que esa energía se "gasta".

El diodo actúa como un cortocircuito con una pequeña caída de voltaje hacia adelante y con la resistencia del relé (tal vez 100 ohmios), retrasará la desactivación del relé unos pocos milisegundos adicionales. Esto no suele ser un problema pero, si lo es, poner una resistencia en serie con el diodo significa que la energía se "gasta" significativamente más rápido.

La desventaja es que su transistor de control tiene que "sufrir" un pulso de voltaje que es significativamente mayor que Vsupply + 0.7V; puede ser el doble del voltaje de suministro cuando se usa una resistencia pero, en la mayoría de los circuitos, encontrar un transistor que puede ser adecuadamente nominal no suele ser un problema.

Cuando se apaga la corriente a través de una bobina, la bobina (siendo un inductor) intentará mantener la corriente. Cuando no hay un camino para esta corriente, el voltaje a través de la bobina aumentará rápidamente y la corriente encontrará un camino, a través del aislamiento de un chip o transistor, destruyendo ese componente. El diodo proporciona un camino para esta corriente, por lo que la energía almacenada en la bobina se puede disipar de forma segura.

Entonces sí, es una buena idea proporcionar una vía de descarga.

Un diodo paralelo a la bobina es probablemente la forma más utilizada, pero hay otras formas, como un amortiguador (R+C) o un diodo zener a tierra. Una resistencia en serie con el diodo puede hacer que el relé se caiga más rápido.

Cuando un relé electromecánico se desactiva rápidamente mediante un interruptor mecánico o un semiconductor, el campo magnético que colapsa produce un voltaje transitorio sustancial en su esfuerzo por dispersar la energía almacenada y oponerse al cambio repentino del flujo de corriente. Un relé de 12 VCC, por ejemplo, puede generar un voltaje de 1000 a 1500 voltios durante el apagado. Por lo tanto, es una práctica común suprimir las bobinas de los relés con componentes que limitan el voltaje máximo a un nivel mucho más pequeño al proporcionar una ruta de descarga para la energía magnética almacenada.

Usar solo un diodo de rueda libre no siempre es la mejor práctica. Aquí hay algunos métodos de supresión:

1. Un diodo supresor de transitorios bilateral
2. Un diodo rectificador de polarización inversa en serie con un diodo zener C. Un varistor de óxido de metal (MOV).
3. Un diodo rectificador de polarización inversa en serie con una resistencia.
4. Una resistencia, cuando las condiciones permiten su uso, suele ser la supresión más económica.
5. Un diodo rectificador de polarización inversa.
6. Un "amortiguador" de resistencia-condensador. Generalmente la solución menos económica y ya no se considera una solución práctica.
7. Una bobina devanada bifilar con el segundo devanado utilizado como dispositivo de supresión. Esto no es muy práctico ya que agrega un costo y tamaño significativos al relé.

La técnica sugerida para la supresión de la bobina del relé es utilizar un diodo rectificador con polarización inversa y un diodo zener en serie en paralelo con la bobina. Esto permite que el relé tenga una dinámica de liberación óptima y una buena vida útil de los contactos.

Cada vez que se detiene el flujo de corriente a través de una bobina de alambre, se crea un pico de voltaje. Este pico resulta del colapso del campo magnético alrededor de la bobina. El movimiento del campo a través de la bobina produce un pico de voltaje que puede dañar los componentes electrónicos. Aquí es cuando entra en juego el diodo de sujeción. Al instalar el diodo C en paralelo con la bobina, se crea una derivación para los electrones durante el tiempo que el circuito está abierto o la corriente a través de la bobina se detiene.

Como han mencionado otros, el diodo está conectado "anti-paralelo", es decir, está cableado "al revés", por lo que no conduce durante el funcionamiento normal. Su propósito principal es limitar el voltaje que aparece a través del relé cuando está apagado, lo que a su vez limita el voltaje a través del elemento de conmutación (transistor bipolar o MOSFET o contactos de relé) que protege al transistor de conmutación de fallas debido a una sobretensión. El diodo solo funciona en circuitos de CC, se necesita una alternativa para los circuitos de CA (por ejemplo, un varistor o una resistencia + un condensador). El inconveniente de usar un diodo es que el apagado es mucho más lento que el encendido del relé (o solenoide), esto podría ser un problema para un relé, ya que sus contactos se abrirán lentamente y un posible arco. Podría ser una ventaja para un solenoide hidráulico, ya que la válvula se cerrará lentamente sin golpe de ariete. Si hay disponible un voltaje de suministro alternativo más alto, entonces el diodo podría conectarse a este; por ejemplo, alimentar el relé desde 12v y hacer que el diodo vaya a 24v significa que los tiempos de encendido y apagado serían más o menos similares, y la energía almacenada se vierte en el suministro de 24v. Si la bobina se va a cambiar repetidamente, se desperdiciará mucha energía con el circuito de diodo simple, un arreglo un poco más complejo puede recuperar la mayor parte de la energía. Otro inconveniente es que el circuito de diodo no limita la tasa de cambio de voltaje, conocida como dV/dT, esto puede ser un problema si el elemento de conmutación es un conjunto de contactos, ya que hará que los contactos se arqueen, en ese caso un Se necesitaría un amortiguador con resistencia + condensador o resistencia + condensador + diodo para limitar el "