Sind meine Berechnungen für Flyback-Dioden korrekt?

Ich habe einige bestehende Fragen nachgeschlagen und meine eigenen Berechnungen für mein eigenes Problem angestellt.

Ich schalte ein Relais mit einem BJT-Transistor und möchte den Transistor vor Spannungsspitzen an der Relaisspule schützen, nachdem der Transistor aufhört zu leiten.

Schaltkreis:Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ich beschloss, zwei Dioden parallel zu meinem Relais zu schalten. Eine Schottky- und eine Zenerdiode.

Zuerst habe ich das Relaisdatenblatt ermittelt/gecheckt. Mein Relais hat eine Nennspulenspannung von 5 V (diese werde ich zum Schalten meines Relais abzüglich des Vce-Spannungsabfalls verwenden) und einen Spulenstrom von 35 mA (ich habe in meinen Berechnungen 40 mA verwendet).

Ich habe dann nach einem BJT gesucht . Ich habe eine mit Vce_max gleich 40 V und Vcb_max gleich 60 V gefunden . Die maximale Verlustleistung beträgt 200 mW.

Als nächstes wählte ich eine Schottky-Diode mit Vf_max gleich 0,3 V , einer sich wiederholenden Rückwärtsspitzenspannung von 30 V und einer Iforward von 1 A sowie eine Zenerdiode mit 2 V Vz bei 5 mA Iz. Ich habe mir das Diagramm im Datenblatt angesehen, das die Strom- / Spannungskurve zeigt, und den Spulenstrom, der 40 mA beträgt, Spannungsabfall über der Zenerdiode beträgt 2,7 V.

Meiner Meinung nach sind diese gewählten Elemente in Ordnung, kann das jemand bestätigen?

Die Schaltung ist nicht dazu gedacht, Relais mit hoher Frequenz zu schalten. Es ist zum Öffnen/Schließen von Garagentoren gedacht.

Ist meine Annahme von den Dioden, die ich ausgewählt habe, richtig, dass der Spannungsabfall an der Spule etwa 3 V beträgt (Summe der beiden Spannungen von Zener und Schottky), nachdem der Transistor aufhört zu leiten und die Spule beginnt, sich durch Dioden zu entladen?

Vielen Dank im Voraus.

Schema hinzufügen!!
Warum Sie sich für einen Zener und eine Schottky-Diode entschieden haben, ist mir völlig schleierhaft. Klingt für mich nach einem XY-Problem.
Andy, eine Zenerdiode wird hinzugefügt, damit die Spule des Relais Energie schneller abführt.
Ich habe einen Schaltplan hinzugefügt

Antworten (2)

Es gibt keinen Grund, in dieser Schaltung einen Schottky zu verwenden - die zusätzlichen paar hundert mV helfen tatsächlich, und wenn Sie einen Zener verwenden, möchten Sie, dass dies zu der maximalen Spannung führt, die der Transistor sicher verarbeiten kann.

Nachfolgend sind drei mögliche Schaltungen aufgeführt, von denen die erste für Ihre Zwecke ausreichend ist. D1 kann ein 1N400x oder 1N4148 sein, es muss nur für die Versorgungsspannung (+5) ausgelegt sein und den Relaisspulenstrom (zig mA) für kurze Zeit verarbeiten. Der Zenerabfall (+ Reihendiode, falls vorhanden) muss geringer sein als die Nennspannung des Transistors, kann aber je nach SOA (sicherer Betriebsbereich) des Transistors sogar noch geringer sein. Die erste Schaltung ist nicht so hart für den Transistor und jedes moderne Jellybean-Teil (versuchen Sie es nicht mit einem HF-Transistor, selbst wenn die Nennwerte so aussehen, als wären sie in Ordnung) wird gut funktionieren.

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Die beiden Stromkreise auf der rechten Seite verleihen dem Relais etwas mehr Leben, da sich die Kontakte schneller öffnen (weniger Lichtbögen), aber für Ihre Anwendung wahrscheinlich nicht erforderlich. D2 ist erforderlich, da die Zenerdiode in Vorwärtsrichtung problemlos leitet - in Sperrrichtung bricht sie zusammen. Die Schaltung mit D7 beinhaltet einen Teil weniger und ist ähnlich, wenn sich eine Bypass-Kappe in der Nähe befindet.

Ich habe über die Verwendung der Schaltung Nummer 2 in Ihrem Schaltplan gesprochen. Ich habe kein Bild hinzugefügt, damit es klarer ist. Und ich möchte eine Zenerdiode verwenden, weil ich möchte, dass mein Relais länger lebt, wie Sie es erwähnt haben, wenn eine hinzugefügt wird.
Ihre Zenerspannung sollte viel höher sein, so hoch wie 25-30 V für einen 40-V-Transistor. Der Transistor sieht kurz +5 + Vz + 0,6 V (unter der Annahme einer normalen Siliziumdiode). Je höher die Zenerspannung + Diodendurchlassspannung, desto schneller schaltet das Relais.
Grundsätzlich sagen Sie, dass ich eine solche Zenerdiode implementieren sollte, dass die Sperrspannung etwa 25-30 V erreichen würde, bevor die Zenerdiode zu leiten beginnt? Die Verlustleistung auf diese Weise wäre um ein Vielfaches höher und das Relais würde somit schneller schließen.
@GalErženPajič Genau richtig, außer dass es das Schließen des Relais überhaupt nicht beeinflusst, sondern nur öffnet. Um das Schließen zu beschleunigen, müssten Sie etwas anderes tun.
Entschuldigung, ich meinte Öffnen :) Danke, was ist Ihr Beitrag zu meiner Methode zur Bestimmung der Parameter der von mir erwähnten Elemente, abgesehen davon, dass die Spannung der Zenerdiode zu niedrig ist? Glaubst du, ich gehe in die richtige Richtung/unter Berücksichtigung von Dingen, die ich tun sollte?
@GalErženPajič Hauptparameter für die Diode sind, dass sie 5 V blockieren und kurzzeitig 40 mA leiten muss. Hauptparameter für Zener sind, dass er die gewünschte Durchbruchspannung bei etwa 40 mA haben und mit dem Stromimpuls (typischerweise einige ms) in Ordnung sein sollte. Die letztere Anforderung ist etwas schwieriger zu quantifizieren, ohne das Relais zu testen und ein gutes Datenblatt für den Zener zu haben, das den zulässigen Impulsstrom zeigt. Oft sind japanische Datenblätter vollständiger.

Du denkst viel zu viel darüber nach. Eine einzelne gewöhnliche Siliziumdiode (z. B. 1N4001) ist für diese Anwendung mehr als ausreichend.

Das Hinzufügen des Zeners kann die Dropout-Zeit um einen kleinen Betrag verkürzen, aber das ist für Ihre Anwendung völlig irrelevant.

Wer sich für die Eignung von 1N400X-Dioden als Freilaufdioden interessiert, sollte sich cliftonlaboratories.com/diode_turn-on_time.htm ansehen . Ich verwende sie in dieser Anwendung seit 40 Jahren.
Verlängert das Hinzufügen einer Zenerdiode nicht die Lebensdauer meines Relais?
@RoyC Danke für den Link. Es ist schön, mich dort gutgeschrieben zu sehen. ;-)
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