Wie wählt man eine Flyback-Diode für ein Relais?

Bestimmen Sie zuerst den Spulenstrom, wenn die Spule eingeschaltet ist. Dies ist der Strom, der durch die Diode fließt, wenn die Spule ausgeschaltet ist. In Ihrem Relais wird der Spulenstrom mit 79,4 mA angezeigt. Geben Sie eine Diode für mindestens 79,4 mA Strom an. In Ihrem Fall übersteigt ein 1N4001-Nennstrom die Anforderung bei weitem.

Die Nennsperrspannung der Diode sollte mindestens der Spannung entsprechen, die an die Relaisspule angelegt wird. Normalerweise legt sich ein Designer bei der Rückwärtsbewertung viel Reserve an. Eine Diode in Ihrer Anwendung mit 50 Volt wäre mehr als ausreichend. Auch hier wird 1N4001 die Arbeit erledigen.

Darüber hinaus kostet der 1N4007 (in Einzelabnahmemengen) dasselbe, hat aber eine Nennspannung von 1000 Volt.

1. Die erforderliche Spannung ist die Spulennennspannung, da diese angelegt wird. Geben Sie ihm zur Sicherheit einen Faktor von 2.

2. Strombedarf ist der Spulennennstrom.

3. Die Geschwindigkeit spielt bei Relaisspulen wahrscheinlich keine Rolle, da sie im Vergleich zu beispielsweise einem PWM-Motorantrieb nicht sehr oft ein- und ausgeschaltet werden.

In Ihrem Fall wird ein 1N4001 wahrscheinlich gut funktionieren.

Die Dinge sind nicht immer so einfach, wie sie scheinen, obwohl es im Fall von Relais stark anwendungsabhängig ist. Während die Diode einen sicheren Entladungspfad bietet, der Ihren Schalttransistor und Ihre Stromversorgung schont, kann sie in bestimmten Anwendungen einige Probleme verursachen. Relais beim Schließen können an den Kontakten eine kleine Schweißnaht bilden, und indem Sie dort die Diode platzieren, verhindern Sie im Wesentlichen, dass das Relais mit seiner vollen Kraft öffnet. Dies kann dazu führen, dass die Kontakte etwas länger zusammenkleben, und ist insgesamt schlecht für das Relais.

Ein Trick, den ich vor einigen Jahren gelernt habe, um dies zu verhindern, bestand darin, eine Zenerdiode in Reihe (offensichtlich in eine andere Richtung) mit der regulären Diode zu schalten. Dadurch können Sie die maximale Spannung steuern und die Spule des Relais in a entladen etwas besser weg.

Seite 13 dieses Panasonic-Anwendungshandbuchs enthält die Zenerdiode und andere Optionen für den Berührungsschutz: https://www.panasonic-electric-works.com/pew/eu/downloads/technical_information_relay_en.pdf (Link zum Internetarchiv)

Frage: Welche Freilaufdiodengröße benötige ich für meine induktive Last?

Meine Antwort: Rücklaufdioden werden basierend auf der Verlustleistung dimensioniert

$P = 1/10(I^2)R$

P: Verlustleistung in Freilaufdiode

I: stationärer Strom, der durch die Induktivität fließt (Freilaufdiode nicht leitend)

R: Widerstand der Rücklaufdiode in Leitung

Nachweisen:

Die Rücklaufdiode wird auf einer konstanten Temperatur gehalten; Dioden haben einen konstanten Leitungswiderstand, wenn sie auf einer konstanten Temperatur gehalten werden. (wenn sich die Temperatur ändert, ändert sich auch der Diodenwiderstand)

Jetzt verhält sich die leitende Diode wie ein Widerstand, also stellt sich die Frage: Wie viel Leistung muss ich im Innenwiderstand meiner Diode abbauen?

Durch Beobachtung einer Serien-RL-Kurve wissen wir, dass die Induktivität in 5 Zeitkonstanten entlädt oder lädt und eine Zeitkonstante gleich der Induktivität dividiert durch den Serienwiderstand ist ($T = L/R$).

Einige Mathematiker sagten uns, dass die in einem Induktor gespeicherte Energie:
$E = (1/2)L(I^2)$. Hier steht E in Joule, L in Henry. Sie sagten auch, dass Leistung Energie pro Sekunde ist ($P = E/time$). Hier wird die Leistung in Watt angegeben.

Also ... wenn unser Verständnis der Physik funktioniert ... ist die Zeit, in der sich der Induktor entlädt:$5(L/R)$Sekunden und eine gespeicherte Energie von$(1/2)L(I^2)$Joule wird in dieser Zeit freigesetzt. Hier ist R der Widerstand der Freilaufdiode im leitenden Zustand, I der Strom, der durch die Freilaufdiode fließt, und L die Induktivität, die den Strom liefert.

Wenn wir nach der Macht lösen, passiert etwas sehr Interessantes ...$P = ((1/2)L(I^2)R) / (5L)$Hier kürzt L und ab$P = 1/10(I^2)R$. Wir wissen, dass R der Widerstand der leitenden Diode und I der Strom ist, der während der Entladung durch die Diode fließt. Aber was ist nun der Diodenstrom während der Entladung?

Betrachten Sie eine Schaltung als solche:

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

R1 ist der Innenwiderstand von L1 und R2 ist unser Ladewiderstand. D1 fungiert als Rücklaufdiode und R3 ist der Widerstand von D1 im leitenden Zustand.

Wenn der Schalter geschlossen ist und wir ewig warten, fließt ein Strom von 10 mA durch den Stromkreis, und der Induktor speichert eine Energie von 50 μJ (50 Mikrojoule).

Anwendung der Energieerhaltungstheorie:

Wenn der Schalter geöffnet wird, kehrt die Spule die Polarität um, um zu versuchen, den 10-mA-Strom aufrechtzuerhalten. Die Rücklaufdiode wird in den leitenden Zustand vorgespannt, und eine Energie von 50 μJ wird über den Diodenwiderstand abgeführt$5(L/R) = 500\mathrm{ms}$. Die Verlustleistung in der Diode beträgt 50 μJ / 500 ms = 100 μW (100 Mikrowatt).

$(1/10) (10\mathrm{mA} ^2) (10\mathrm{ohms}) = 100\mathrm{\mu W}$

Um die letzte Frage zu beantworten: Der Diodenstrom während des Entladens kann als gleich dem stationären Ladestrom von 10 mA angesehen werden, wenn die Gleichung verwendet wird:$P = 1/10(I^2)R$. Während der Strom während der induktiven Entladung tatsächlich exponentiell abnimmt und keine konstanten 10 mA beträgt, ermöglicht diese Vereinfachung schnelle Berechnungen der erforderlichen Diodenleistung in einer Schaltung, wenn die Anfangsbedingungen bekannt sind.

Viel Glück mit Ihren Designs und verwenden Sie niemals Technologie für böse Zwecke.