Unterschied in Sperrspannung von Dioden?

Ich habe eine 9-V-Schaltung, um Stromstoßrelais zu betreiben. Da es Fälle gibt, in denen sich zwei unabhängige Gleichstromversorgungen kurz treffen, habe ich mich entschieden, Schottky-Dioden in die Schaltung einzubauen, um zu verhindern, dass sie sich gegenseitig beeinflussen. Anfangs habe ich IN4004-Sperrdioden ( https://docs-apac.rs-online.com/webdocs/14f5/0900766b814f5b51.pdf ) verwendet, sie aber herausgenommen, weil mir klar wurde, dass sie nur 1A Strom führen können. Ich habe sie durch SBYV27-200-E3-Schaltdioden ersetzt ( https://docs-apac.rs-online.com/webdocs/14ae/0900766b814ae442.pdf). Ich verstehe, dass Schaltdioden in Fällen verwendet werden, in denen die Stromversorgung schnell und häufig in beide Richtungen, dh Wechselstrom, umgeschaltet wird. Ich habe sie jedoch verwendet, da sie bereits verfügbar waren und bis zu 2 A Strom führen konnten (gegenüber 1 A von IN4004). . Als ich mein Relais benutzte, um einen Teil des Stromkreises zu trennen (9 V vor der Trennung gemessen), fand ich es ungewöhnlich, als ich etwa 2 V an Potentialdifferenz (in Bezug auf GND) stromaufwärts zur Diode am getrennten Teil meines Stromkreises maß. Ich war verwirrt darüber, warum es 2 V gab, wenn dieser Teil durch das Relais hätte getrennt und jeder Rückstrom durch die Diode blockiert werden sollen. Ich nahm dann diese Schaltdioden heraus und schaltete zurück auf die Sperrdiode IN4004. Mit diesen habe ich 0 V gemessen, wenn das Relais die gleiche Trennung durchführt,

Meine Frage ist daher, warum meine IN4004-Dioden den gesamten Strom effektiv blockieren können, während meine SBYV27-Dioden einen gewissen Rückstrom zuzulassen scheinen. Ich möchte klarstellen, dass dies tatsächlich der Fall ist und ob eine Schaltdiode einer Sperrdiode beim Sperren von Rückstrom ähnlich ist (oder nicht).

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Ich habe einen Schaltplan hinzugefügt. Dieser Schaltplan hat nur eine DC-Quelle, aber ich habe auch die Spannungsmessung an dieser getestet. Der Schaltungshersteller hat nicht das genaue Relaismodell, das ich verwende, also habe ich hier zwei davon kombiniert. Wenn eine der Spulen aktiviert wird, schließt ein Stromkreis und der andere öffnet und umgekehrt, wenn die Reset-Spule aktiviert wird. Meine Schaltung mag ungewöhnlich erscheinen, aber ich habe sie so konzipiert, dass sie so funktioniert, dass die Spulen mit genau dem gleichen Strom betrieben werden, der durch den von ihr gesteuerten Schaltkreis fließt.

2V Strom??????
Sorry 2V im Potentialunterschied.
Leckstromwerte finden Sie im Datenblatt. Entwerfen Sie entsprechend oder wählen Sie eine andere Diode.
Zeigen Sie Ihren Schaltplan.
@winny: Der Leckstrom im Datenblatt scheint im Mikroampere-Bereich zu liegen. Ich frage mich, ob das die 2V verursachen könnte?
Ich „mache“ seit mehr als 30 Jahren Elektronik, zum Teufel, ich habe sogar einen Master in Elektronik. Trotzdem muss ich immer noch raten, was Sie mit "Sperrdiode" meinen. Eine Diode ist eine Diode und normalerweise befindet sie sich im Vorwärtsmodus oder nicht. Sie müssen wirklich einen Schaltplan zeigen, damit klar ist, wie Sie die Dioden verwenden. Wenn Sie Ihre Frage bearbeiten, steht ein Schaltplan-Editor zur Verfügung.
@Bimpelrekkie: Ok, jetzt skizzieren
Ja, wie übersetzt man Strom in Spannung? Ich meine mich an eine Formel dafür zu erinnern.
Es gibt einen Fehler in der Annahme dieser Frage, die jeder EE (mit Elektronikerfahrung) beantworten kann ....
OK, jetzt gibt es eine Schaltung, aber ich verstehe nicht, was sie tun soll. Was ist Ihr Ziel mit dieser Schaltung? Die vielen sich kreuzenden Drähte helfen nicht zu sehen, was los ist. Zögern Sie nicht, Dioden "verkehrt herum" zu platzieren, wenn dies eine geradere (kurze) Verbindung ermöglicht (Beispiel: D3, D5). Die Spannungsquelle ist 1 V, ist das richtig? Ich habe noch kein Relais gesehen, das mit 1 V arbeiten kann. D3 und D5: Freilaufdioden, OK, aber D1 und D2, warum werden diese benötigt? Ich rieche überkomplizierte Dinge.
... und verwenden Sie die GND-Symbole, um Drähte zu eliminieren und es sehr einfach zu machen, alle massebezogenen Teile auf dem Schaltplan zu sehen (obwohl es in diesem Fall keinen großen Unterschied macht).
@winny: Danke. Ich verstehe was du meinst. Der Widerstand durch die Diode multipliziert mit der winzigen Strommenge könnte diese Spannung ermöglichen.
... und Masse ist wo (?) auf dem Schaltplan?
BYV27-200 hat einen maximalen Durchschnittsstrom von 2 A (von der ersten Seite des Datenblatts) und nicht 8 A, wie Sie erwähnen, stellen Sie bitte sicher, dass sie angemessen sind.
@peufeu: Wäre es mir möglich, die Stromführung zu erhöhen, indem ich mehrere Dioden parallel schalte? Ist das eine gängige Praxis? Entschuldigung, ich bin ziemlich neu in diesem Bereich.
Fast, außer "Widerstand durch die Diode", der hier nicht von Interesse ist, da Sie bereits den Strom haben. KEINE PARELLELIERUNG VON DIODEN! Google es!
Wenn sich Dioden erwärmen, nimmt ihre Durchlassspannung ab, wodurch die heißeste Diode den gesamten Strom aufnimmt, sodass eine Parallelschaltung keine gute Idee ist. Probieren Sie eine Schottky-Diode im TO-220-Gehäuse mit einem kleinen Kühlkörper aus. Kommt auf den tatsächlich benötigten Strom an.

Antworten (3)

Schottky-Dioden neigen dazu, bei gleichem Strom eine niedrigere Durchlassspannung zu haben als ähnliche herkömmliche Dioden, neigen aber auch dazu, einen beträchtlich höheren Sperrstrom zu haben. Eins folgt aus dem anderen, wenn man sich die Shockley-Diodengleichung ansieht.

Bei einer hohen Sperrschichttemperatur kann in einer großen Niederspannungs-Schottky-Diode ein SEHR signifikanter Rückstrom fließen (zehn oder sogar Hunderte von mA).

Normalerweise ist ein 1N400x oder sogar ein 1N4148 (200-mA-Nenndiode) für die Rücklaufdiode einer kleinen Relaisspule geeignet. Es sieht nur den Spulenstrom und nur kurz.

Ich habe gelesen, dass es nicht ratsam ist, zwei unabhängige Gleichstromversorgungen im selben Stromkreis miteinander zu verbinden, da sie konkurrieren und sich gegenseitig zerstören können. Um dies zu überwinden, können Dioden verwendet werden, damit der aus jeder Gleichstromquelle kommende Strom die andere Quelle nicht berührt. Als Amateur-Bastler habe ich mich gefragt, ob der Rückwärtsleckstrom von der Schottky-Diode (von der anderen Gleichstromquelle) in irgendeiner Weise eine vorgeschaltete Gleichstromversorgung beschädigen könnte. Oder spielt das keine Rolle, da die Gesamtpotenzialdifferenz überwiegend in Vorwärtsrichtung liegt?
Dioden-ODER-Logik mit Schottky ist in Ordnung, oder Silizium und jetzt Dual-FET-ICs für niedrige Spannungsabfall in Batterien. Für Netzspannung ist Silizium tendenziell billiger und hat einen höheren PIV
Im Allgemeinen verursacht ein bisschen Rückstrom keine Probleme, aber es ist wirklich von Fall zu Fall und ich kann mir viele (vielleicht pathologische) Ausnahmen vorstellen, in denen es gegen die Spezifikationen verstoßen oder Probleme verursachen könnte.

Die SBYV27-Diode hat einen Rückwärtsleckstrom von 0,4 uA (bei 10 % ihrer maximalen Sperrspannung und bei 25 °C). Siehe Abbildung 4 im Datenblatt .

Es könnten also vielleicht 0,4 uA durch D3 (dann über die Spule) und durch D1 zu Ihrem Leerlaufmessknoten lecken. Wenn Sie ein Multimeter mit einer Eingangsimpedanz von 1 MOhm verwenden, können Sie 0,4 Volt messen, da 1 uA fließt.

Wenn Sie sich Abbildung 5 im 1N400x-Datenblatt von Vishay ansehen , sehen Sie, dass der Leckstrom bei etwa 5 Volt (in Rückwärtsrichtung) etwa 20 nA bei 25 °C beträgt. Dieser Strom in ein Multimeter mit einer Eingangsimpedanz von 1 MOhm würde eine Spannung von 20 mV erzeugen.

Was soll das ganze Zeug über Sperrdiodenleckage?

Beachten Sie, dass die Sperrspannung der Diode bei 25 ° C typ. 0,5 uA beträgt und die Kurve ziemlich flach ist (dh es handelt sich um eine wirklich instabile Konstantstromquelle).

Im Allgemeinen ist der Rückwärtsleckstrom ziemlich flach (bis zur Zenerspannung), aber temperaturabhängig (Anstieg mit T) und ist höher für die Diodenleistung und höher bei schneller schaltenden Siliziumdioden und viel höher bei Schottky-Dioden mit niedrigerer Spannung.

Wenn die Relaisspulen freigeben, kehrt sich die Spannung aufgrund der Gegen-EMK um, und der Diodenklemmstrom ist anfangs derselbe wie der Spulenstrom, wenn er mit einer etwas linearen L/R=t-Zeitkonstante abfällt.

Da es sich um selbsthaltende Relais handelt, wissen wir, dass sie anfangs viel mehr Strom benötigen, um aus einer magnetischen Ruheposition zu schalten als eine nicht selbsthaltende, aber im Laufe der Zeit Energie sparen können.

Wir wissen, dass alles eine thermische Masse und einen thermischen Widerstand und eine Zeitkonstante hat, um kritische Temperaturen zu erreichen, und wir müssen Sicherheitsmargen einhalten und dürfen aus Zuverlässigkeitsgründen keine Teile auswählen, die an ihren absoluten Höchstgrenzen betrieben werden.

Überprüfen Sie Ihre Annahmen

  • 1N400x ist für 30 A für 1 Zyklus 60 Hz und nicht 1 AMP ausgelegt.

Das alte Arbeitstier 1N400x ist für 1 A Dauerstrom und 30 A Stromstoß für 1 Zyklus ausgelegt.

(Das Suffix x gibt die Spitzensperrspannung (PIV) in Einheiten von 100 Volt an.

Wie alle Halbleiterschalter können viel höhere Spitzenströme als der Dauerstrom verarbeitet werden. Dies wird oft auf verschiedene Weise beschrieben;

  • I vs t mit einer inversen Charakteristik mit Diagrammen (Tendenz zum Löschen dieser Kurven in Datenblättern für gängige Legacy-Teile
  • Maximaler nicht wiederkehrender Strom für 1 Zyklus (basierend auf 10 ms Sinus oder 16,7 ms (60 Hz) Sinus)
    Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Der andere Teil dieser Frage betrifft eine Diode mit schneller Wiederherstellung, die mehr Leckage (0,5 uA) als ein 10-MOhm-DMM aufweist, sodass sie eine Pullup-Spannung liest, wenn sie in Sperrrichtung vorgespannt ist (kein großes Problem mit der Leistungsentnahme hier, erwarte ich).

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

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Abschluss

1N400x ist für 30 A max. 1 Zyklus bei 60 Hz ausgelegt und funktioniert wahrscheinlich perfekt für Ihr Miniatur-Stromstoßrelais.

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