Probleme mit Flyback-Dioden und Einzugs- und Haltestromproblemen in dieser Relaisschaltung

Sie können den RC entweder auf der B-Seite oder der A-Seite platzieren. Bei der Reihenschaltung von Bauteilen spielt deren Reihenfolge für die Bearbeitung keine Rolle.

Über die Dioden. Wenn Sie das Relais ausschalten, wird eine (möglicherweise große) negative Spannung am Drain des FET verursacht, und eine Freilaufdiode wird verwendet, um diese Spannung auf einen Diodenabfall von 0,7 V zu begrenzen. Die Diode(n) dienen also nicht zum Schutz der Spule, sondern des FET. Durch die Verwendung der Zener kann diese Spannung auf -5,7 V oder -15,7 V ansteigen, wenn Sie die 15-V-Zener verwenden würden. Hier besteht kein Grund, Risiken einzugehen, selbst wenn der FET -30 V bewältigen kann. Ich würde also nur einen Gleichrichter oder eine Signaldiode oder noch besser eine Schottky-Diode verwenden.

Bearbeiten Sie Ihren Kommentar
. Sie können tatsächlich einen Zener verwenden (in Kombination mit einer gemeinsamen Diode, D1 muss kein Zener sein), um die Ausschaltzeit zu verkürzen , und Tyco erwähnt dies auch in diesem Anwendungshinweis , aber ich lese nicht als würden sie darauf bestehen . Die Scope-Bilder im ersten Link zeigen eine dramatische Verkürzung der Ausschaltzeit, aber das misst die Zeit zwischen dem Deaktivieren des Relais und dem ersten Öffnen des Kontakts, nicht die Zeit zwischen dem ersten Öffnen und der Rückkehr in die Ruheposition, die wird viel weniger ändern.

Bearbeiten Sie das 6-V-Relais und die RC-Schaltung
Wie ich in dieser Antwort sagte , können Sie ein Relais unterhalb seiner Nennspannung betreiben, und da seine Betriebsspannung 4,2 V beträgt, kann die 6-V-Version Ihres Relais auch bei 5 V verwendet werden verwendet man einen Vorwiderstand nicht höher als 9 Ω hat man diese 4,2 V, und dann braucht man den Kondensator nicht (Toleranz für die 5 V beachten!). Wenn Sie tiefer gehen wollen, sind Sie auf sich allein gestellt; Das Datenblatt gibt keine Haltespannung an. Aber nehmen wir an, das wären 3 V. Dann können Sie einen Vorwiderstand von 32 Ω verwenden und Sie benötigen den Kondensator, um das Relais zu aktivieren.

Die Ansprechzeit beträgt maximal 15 ms (was lang ist), sodass die Relaisspannung beim Aufladen des Kondensators nicht unter 4,2 V bis 15 ms nach dem Einschalten sinken sollte.

Jetzt müssen wir dafür die RC-Zeit berechnen. R ist die Parallele des Spulenwiderstands des Relais und des Serienwiderstands (das ist Thévenins Schuld), also 19,3 Ω. Dann

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

Auflösen für$\text{C}$gibt uns mindestens 1500 µF.

Apropos Abschalten:
Q = CV darf man nicht verletzen, das ist Gesetz. Ihre Klemmspannung beträgt 3,3 V + 0,7 V = 4 V. Das bedeutet, dass beim Ausschalten des FET die niedrige Seite des Kondensators kurzzeitig auf -4 V gezogen wird und schnell wieder auf 0 V ansteigt. Die hohe Seite ist 2 V höher und folgt einfach diesem Abfall von 4 V, während sich der Kondensator über den Parallelwiderstand entlädt. Der Kondensator wird den Abfall nicht einmal bemerken. Die Entladezeitkonstante beträgt 1500 µF$\times$32 Ω = 48 ms, dann entlädt sich der Kondensator in 220 ms auf 20 mV (1 % seines Anfangswertes).

Die 62 mA laden oder entladen den Kondensator nicht. Wir wenden Kirchhoffs aktuelles Gesetz (KCL) oft auf Knoten an, aber es gilt auch für Regionen:

Ziehen Sie eine Grenze um C1 und R1, und Sie werden sehen, dass es nur einen Weg zur Außenwelt gibt, da der Weg zum FET abgeschnitten ist. Da der Gesamtstrom Null sein muss, kann durch diese einzigartige Verbindung kein Strom fließen. Die Spule muss sich selbst um die 62 mA kümmern, und zwar unter Verwendung der von den Zenern gebildeten Schleife.

Ein Relais kann als Induktivität mit einem erheblichen Serienwiderstand modelliert werden. Wenn der Strom in der Spule einen bestimmten Wert erreicht, wird der Kontakt „eingezogen“. Wenn der Strom einen bestimmten unteren Wert unterschreitet, wird der Kontakt freigegeben.

Der Grund, warum Rücklaufdioden benötigt werden, liegt darin, dass sich Induktoren, um eine mechanische Analogie zu verwenden, wie eine "bewegliche Fluidmasse" verhalten. So wie es für eine sich bewegende physische Masse nicht möglich ist, sofort anzuhalten, und die Kraft, die eine sich bewegende Masse erzeugt, wenn sie auf etwas trifft, proportional zu der Beschleunigung ist, die das Ding auf die Masse auszuüben versucht, gilt auch für Induktoren. Der Strom in einem Induktor ändert sich nicht sofort, sondern ändert sich stattdessen mit einer Rate, die proportional zur Spannung an ihm ist. Umgekehrt ist die Spannung an einem Induktor proportional zu der Rate, mit der externe Kräfte versuchen, die Rate zu ändern, mit der Strom durch ihn fließt. Ein Gerät, das versucht, den Strom in einem Induktor sofort zu stoppen, wird es nicht schaffen, ihn sofort zu stoppen,

Die Funktion einer Flyback-Diode besteht darin, den Strom in der Induktivität mit einem anderen Pfad als dem Transistor bereitzustellen. Der Strom muss zumindest für eine Weile irgendwo weiter fließen, und eine Flyback-Diode bietet einen sicheren Weg. Die einzige Einschränkung bei einer einfachen Freilaufdiode besteht darin, dass der Strom möglicherweise "zu gut" weiterfließt. Die Rate, mit der der Strom in der Induktivität abfällt, ist proportional zum Spannungsabfall über der Induktivität (der den Spannungsabfall im implizierten Serienwiderstand enthält). Je niedriger die Spannung am Induktor ist, desto länger dauert es, bis der Strom darin abfällt. Das Hinzufügen einer Zenerdiode in Reihe mit der Freilaufdiode erhöht die Geschwindigkeit, mit der der Induktorstrom abfällt, und verringert somit die Zeit, bevor das Relais abschaltet.