Flyback-Diode für 24-V-DC-Magnet

Ich versuche, eine Diode auszuwählen, um zu verhindern, dass mein Stromkreis durch das zusammenbrechende Magnetfeld des Solenoids in meinem Stromkreis beschädigt wird. Die Magnetleistung wird durch die Betätigung eines Relais oder eines Darlington-Transistors, der von einem Arduino gesteuert wird, abgeschaltet.

Insbesondere schaue ich mir diesen Magneten an: https://www.amazon.com/uxcell-JF-1578B-Linear-Solenoid-Electromagnet/dp/B07DC95KRX

Es hat eine Nennleistung von 192 W, 8 A und 24 V. Meine Hauptfrage ist, wird der Strom, den die Flyback-Diode beim Abschalten erfährt, 8 A betragen? Wenn ja, bedeutet dies, dass ich eine Flyback-Diode verwenden muss, die eine höhere Nennleistung hat, z. B. eine Kapazität von 10 A?

Ich habe mir überlegt, entweder einen IN4007 Plastic Silicon Gleichrichter oder einen MIC10A10 (10A, 1000V) Allzweck-Kunststoffgleichrichter zu kaufen. Ich habe Schwierigkeiten, Spezifikationen für Spannungsabfälle und Widerstände für die Dioden zu finden. Mein Gedanke ist, dass sie sich je nach Temperatur ändern, aber ich konnte nicht viele Informationen darüber finden. Ich hoffe, eine Ersatzschaltung für das Ausschalten der Stromversorgung zu finden.

Es wäre schön, ein schnelles Schalten zu haben und sich daher mit Schottky-Dioden befasst zu haben, aber ehrlich gesagt muss ich zuerst die Strom- und Spannungsanforderungen für die Diode herausfinden.Grober Schaltplan

Bearbeiten: Spezifikationen: Das Solenoid fungiert als Aktuator für einen Flippermechanismus (ähnlich einem Flipper). Sobald der Kolben vollständig nach unten gezogen ist, möchte ich, dass er schnell wieder aufsteigt, ohne zu halten. Ich bin mir noch nicht sicher, wie lange das ist, da ich die mechanische Dynamik der Bewegung noch nicht kenne (Zeit zum Eintauchen).

Eine weitere Hoffnung ist, dass ich mit meinem Arduino eine PWM spezifizieren kann. Alle Hinweise auf Controller, die mir dies ermöglichen, wären großartig. Das Spiel verfügt über LEDs, die als "Schlagkraftmesser" fungieren. Wenn der Knopf also mit schwacher Kraft gedrückt wird, wird der Magnet nicht eintauchen.

Jede Hilfe wäre willkommen!

Ihre Diagrammbeschriftung ist verwirrt. Der untere Anschluss des BJT sollte E für Emitter sein, nicht G für Masse.

Antworten (2)

Sie haben Recht mit Ihrer Annahme, dass der Anfangsstrom in der Diode gleich dem Spulenstrom ist. Die Verwendung einer Diode auf diese Weise bewirkt, dass das Magnetfeld langsamer zusammenbricht und die "Aus"-Ansprechzeit verringert, da die Diode einen Strompfad für die Spule bereitstellt. Ein Elektromagnet mit Federrückstellung wirkt nicht wie ein klassischer Induktor, wenn Strom aufgrund der Bewegung des Magnetkerns bewegt wird. Die tatsächliche Reaktion hängt von der "mechanischen" Dynamik des Solenoids ab, aber mit einer 10-A-Diode wären Sie definitiv sicher.

Die Verwendung eines bipolaren Geräts, wie Sie es gezeigt haben, würde einen erheblichen Basisstrom erfordern (abhängig von HFE). Ein weiteres Problem: 8 Ampere am Vsat des Transistors (etwa 1/2 Volt) bedeuten, dass Sie 4 Watt in Ihrem Transistor verbrauchen. Wenn Sie vorhaben, mit 8 Ampere kontinuierlich zu arbeiten, ist ein N-Kanal-MOSFET möglicherweise die bessere Wahl für die Kollektor-Basis-Kapazität.

Sie können auch eine Solenoid-Antriebsschaltung auf der hohen Seite des Solenoids verwenden, die es Ihnen ermöglicht, den Strom durch PWM zu reduzieren, sobald sich das Solenoid verschoben hat. Es wird deutlich weniger Strom benötigt, um die gleiche Kraft zu erzeugen, wenn ein Solenoid geschlossen ist, und Sie werden bei kontinuierlichem Gebrauch fast 200 Watt in Ihr Solenoid einspeisen – dieses Gerät wird bei dieser Leistungsstufe schnell überhitzen und ausfallen. Es gibt viele High-Side-PWM-Solenoidtreiber, mit denen Sie während des Einzugs die volle Leistung aufbringen und dann den durchschnittlichen Strom auf ein reduziertes Niveau senken können, das es Ihnen ermöglicht, die erforderliche Kraft ohne Überhitzung aufrechtzuerhalten.

Viel Glück!

Johannes, danke für die Antwort. Können Sie mir ein Beispiel für die PWM-Schaltung / den PWM-Treiber geben? Ich habe mich damit befasst, war aber besorgt darüber, dass die Hochspannung den Treiber mit etwas Billigem wie einer L298n-H-Brücke super heiß macht. Ich bin von Beruf Maschinenbauingenieur, daher ist die Elektronik immer noch ein Rätsel. Wenn der Transistor "offen" ist, ist die abgeführte Wärme Vsat * Strom von der Quelle?
Klingt lustig! Früher hatten Flipper-Flipper zwei Spulen in Reihe - eine wurde kurzgeschlossen, was einen hohen Strom zum "Flippen" ermöglichte, bis der Flipper seine Grenze erreichte. Ein Schalter würde sich dann öffnen und die zweite Spule in Reihe schalten, den Strom reduzieren, aber das Gerät offen halten. Ich würde empfehlen, dass Sie einen Low-Side-Gate-Treiber zwischen dem FET und dem Arduino ausprobieren und die PWM-Schaltung verwenden, um den Strom nach jedem "Flip" zu verringern. Es gibt einen Artikel, der dies beschreibt unter monolithicpower.com/pub/media/cms_document/Industry_Info/…

Die Schaltzeit wird hier nicht durch die Diodenkapazität begrenzt, sondern durch die Rücklaufspannung und Widerstandszeitkonstante.

Die Natur von Solenoiden ist, dass sie eine sehr große Induktivität mit sehr großen Kräften in einem kleinen Gehäuse haben und dennoch mit 24 V/8 A = 3 Ohm = DCR die Auslösezeitkonstante durch das Tau = L/R-Verhältnis bestimmt wird. Somit ist eine Niederspannungsdiode mit geringerer Verlustleistung die langsamste, um den gespeicherten Strom abzuleiten.

Wenn Geschwindigkeit und Wärme für die Abschaltung optimiert werden sollen, können Sie ein kleines Relais verwenden, um den Spulenstrom zu schalten und müssen somit nur mit beispielsweise einem Ansteuerstrom von <50 mA umgehen und einen Shunt-Widerstand verwenden, um etwas Lichtbogenleistung zu umgehen, um das Schalten zu sparen Geräte vor Stress. zB V=Ldi/dt=IR

Es werden jedoch dI/dt-Interferenzen erwartet, wenn Sie die Rücklaufspannung erhöhen, um die Deaktivierung zu beschleunigen, andere Methoden können diese Effekte reduzieren.

Dieses Gerät hat eine Zykluszeit von 2 Sekunden und einen niedrigen Arbeitszyklus, aber Sie haben Ihre Anforderungen nicht angegeben.

Danke für Ihre Antwort. Ein paar Fragen: Können Sie mir zeigen, wie der Shunt-Widerstand an den Rest der Schaltung angeschlossen wird? Ich habe Probleme, dies zu visualisieren, ohne dass immer Strom durch das Solenoid fließt. Meine Spezifikation ist oben beschrieben (in meiner Bearbeitung), aber ich möchte sie einfach als Aktuator für einen Flipper-Flipper verwenden. Ich möchte in der Lage sein, den Magneten mit einem Intervall von mindestens 3 Sekunden dazwischen zu betätigen.
Flyback-Diode für 24-V-DC-Magnet
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