Warum enthalten Relais keine Flyback-Dioden?

Warnung: Dies ist möglicherweise eine äußerst naive Frage (falls ja, kläre mich bitte auf).

Viele Anwendungen von Relais erfordern eine Freilaufdiode zum Schutz vor induktiver Spannung. Ich kann kein Relais finden, das eine Flyback-Diode enthält.

Warum enthalten Relais keine Flyback-Diode im Relaispaket, da dies ein so häufiger Bedarf ist? Gibt es einfach zu viele Faktoren zu berücksichtigen, die es schwierig machen, den Bedarf der Schaltung einzuschätzen?

MOSFETs sind oft mit einer solchen Diode ausgestattet, sodass auf der Schaltseite der Spule ein Schutz eingebaut ist und nicht im Relaisgehäuse. Dies ist aus vielen Gründen sinnvoller, die in den Antworten unten angegeben sind, und auch aufgrund der Tatsache, dass es einfach ist, eine Diode in einen MOSFET zu integrieren, und etwas weniger wirtschaftlich, eine Diode, die Sie möglicherweise benötigen oder nicht, in ein Relais zu löten.
Die Diode in einem MOSFET ist nicht zusätzlich zum MOSFET aufgebaut. Es ist ein Artefakt der Struktur des MOSFET selbst.
Wenn ein Treiberchip wie ULN2003 oder ULN2803 verwendet wird, sind die Flyback-Dioden im Chip vorgesehen, sodass eine zusätzliche Diode im Relais Verschwendung wäre.
@BigEndian Wenn ein einzelner MOSFET zum Schalten einer Relaisspule verwendet wird, hilft die Body-Diode nicht, da sie in die entgegengesetzte Richtung leitet, was benötigt wird. Beispiel: Bei einem N-Kanal-MOSFET, der als Low-Side-Schalter verwendet wird, ist die Spannungsspitze von der Relaisspule (wenn sie ausgeschaltet ist) positiv und die MOSFET-Body-Diode leitet nicht (außer möglicherweise einem Lawinendurchbruch, der destruktiv sein kann). ). Eine Ausnahme bildet ein MOSFET mit „Repetitive Avalanche Rated“, bei dem die Body-Diode wie eine Hochspannungs-Zenerdiode wirkt, z. B. IRFD220
Ein Beweis dafür, dass naive Fragen, gut formuliert, durchaus gut sein können.

Antworten (5)

Es gibt eine einfache Antwort auf diese Frage - es gibt viele Flyback-Schemata und die Sperrdiode ist die einfachste. Obwohl es einen großen Nachteil hat - es lässt das Relais sehr langsam abschalten.

Auf diese Weise müssen manchmal andere Schaltpläne verwendet werden. Es gibt mehrere Beispiele:

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Ist das Design für Nr. 2 nicht nur das Ohmsche Gesetz? Warum ist das schwer zu entwerfen?
@markrages Es wäre "nur das Ohmsche Gesetz", wenn D4 kurzgeschlossen wäre.
B. 100-mA-Relais, Vcc=12 V, 0,7 Vf an D4, Q2 60 Vceo. Sagen wir, wir wollen 40 V max auf Q2. Dann ist die maximale Spannung an R (40 - 12 - 0,7) oder 27,3. R = V/I also 27,3 / 100 mA oder 270 Ohm.
@markrages - das Problem mit dem zweiten Schema ist, dass der Strom durch das Relais nie bekannt ist. Der Widerstand des Relais ist sehr temperaturempfindlich und der Strom kann stark variieren. Dann müssen Sie für den schlimmsten Fall entwerfen. In allen anderen Schemata ist die Spannung relativ konstant und hängt nur von der Zenerspannung ab.
Bei Gleichstrom wird der Strom nur durch den Widerstand der Spule begrenzt. Dies ist auf 10 % spezifiziert, und dann gibt es noch den Tempco von Kupfer von etwa 0,4 %/C. Da dies positiv ist, ist es in Ordnung, mit dem Strom bei Raumtemperatur (Spezifikation) zu entwerfen.
@markrages Jeder gestaltet seine eigenen Geräte so, wie es ihm gefällt.

Es gibt einige Relais (auch Schütze / Leistungsschalter), die mit Wechselstrom versorgt werden. Das Einsetzen einer Diode macht sie für AC-Anwendungen unbrauchbar: -

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Es gibt mehrere Arten von Relais, die selbsthaltend sind, und diese erfordern auch eine Spannungsumkehr - eine Diode würde diese Art von Relais in dieser Anwendung unbrauchbar machen: -

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Siehe auch diese Antwort zum schnellen Schalten eines Relais.

Es gibt (oder gab) tatsächlich einige, die eine interne Spulenunterdrückung hatten. Zum Beispiel dieses von Teleldyne. Sie waren auf dem allgemeinen Markt kommerziell nicht sehr erfolgreich. Vielleicht im Automobilmarkt.

Es hat wahrscheinlich mehr mit Dingen wie Geschichte und Second-Sourcing zu tun als mit irgendetwas Technischem, obwohl ich keinen großen Vorteil darin sehe, eine Diode intern einzubauen. Es erzwingt eine Polarität bei der Pinbelegung und führt zu einer suboptimalen elektrischen Lebensdauer für alle Benutzer bei einer sehr geringen Einsparung.

In einem Relais befindet sich im Allgemeinen keine Leiterplatte, daher müsste es angeschweißt, gecrimpt oder gelötet werden.

Es gibt Relais, die eine Freilaufdiode enthalten, aber prozentual gesehen nicht sehr viele.

Wenn Sie zu dieser Digi-Key-Seite gehen, auf der Signalrelais (weniger als 2 Ampere) aufgeführt sind, und nach rechts scrollen, sehen Sie unter der Spalte „Features“, dass eines der Attribute, die Sie auswählen können, Dioden sind.

Hier enthalten nur etwas mehr als 5 % der aufgeführten Relais eine Diode. Bei Leistungsrelais beträgt die Anzahl mit Dioden etwas mehr als 3 % der Gesamtzahl.

Es gibt sie also. Aber warum so wenige? Offensichtlich hält es die Kosten des Relais niedrig, selbst wenn der Benutzer seine eigene Diode hinzufügen muss. Dies ermöglicht es dem Benutzer auch, eine Diode auszuwählen, die genau seinen Anforderungen entspricht. Und es ist billiger (und einfacher) für einen Benutzer, eine Diode zu einer Leiterplatte hinzuzufügen (was ein automatisierter Prozess ist), als der Hersteller sie über eine Relaisspule hinzufügt (was möglicherweise manuell erfolgen muss).

Warum sollte die induktive Last eine Rolle spielen?
Ich habe mich vertippt. Das Relais selbst ist in diesem Fall die induktive Last (relativ zu seiner Ansteuerschaltung). Unabhängig davon, ob seine Kontakte eine induktive Last ansteuern oder nicht, hat dies keinen Einfluss darauf, dass eine Rücklaufdiode erforderlich ist. Antwort bearbeitet. Wenn die Kontakte jedoch eine induktive Last treiben, muss diese Last eine Freilaufdiode haben.

Es gibt auch ein Zuverlässigkeitsproblem. Die meisten Relais sind versiegelt oder zumindest nicht dafür gemacht, vom Benutzer zerlegt zu werden. Wenn eine interne Diode ausfällt, wird das Relais unbrauchbar. Da die Diodenkosten viel geringer sind als der Wert des Relais, ist es sinnvoller, die Diode extern hinzuzufügen.

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