Korrekte Verwendung von Flyback- oder Snubber-Diode über Motor oder Transistor?

Betrachten Sie die Funktionsweise der Schaltung.

Wenn der Transistor eingeschaltet ist, fließt Strom in der Spule von oben nach unten, während der Stromkreis gezogen wird. Wir schalten jetzt den Transistor aus. Der Strom in der Spule will trotzdem fließen.

Für die Schaltung auf der linken Seite kann dieser Strom nun über die Diode zu Vcc zurückfließen. Die Spannung an der Spule hat eine umgekehrte Richtung und wird durch die Diode begrenzt. Der Strom kann sicher auf Null abfallen.

Für die Schaltung rechts hilft die Diode nicht. Der in der Spule fließende Strom zwingt die Spannung am Kollektor, bis zu dem Punkt anzusteigen, an dem der Transistor (oder möglicherweise die Diode) durchbricht und zu leiten beginnt. An diesem Punkt kann der Strom in der Spule abklingen, aber die Energie im kaputten Transistor (oder weniger wahrscheinlich in der Diode) ist zu hoch und kann durchaus zum Tod des Transistors führen. Beachten Sie, dass eine Zenerdiode hier funktioniert, weil Sie zulassen, dass sich die Spannung an der Spule umkehrt, sodass der Strom auf Null abfallen kann, während die Spannung über dem Transistor auf einen sicheren Wert begrenzt wird.

Es sollte beachtet werden, dass die Möglichkeit, die Spannung über der Spule auf eine höhere Spannung umzukehren, bedeutet, dass der Strom schneller abfallen kann, weshalb Sie manchmal einen Zener im rechten Stromkreis oder mehr als eine Diode in Reihe im linken Stromkreis sehen.

Ein Zener kann in beiden funktionieren, eine Diode jedoch nicht

Ein Zener.

Für die linke Seite würde es nur eine Diode funktionieren (mit etwas Versorgungsspannung ...) Für die rechte wird die Spule schnell entladen (bei richtiger Bewertung - Fernseher).

Eine Diode

Für links wird es ein normaler Chopper mit Freilauf sein. Rechts haben Sie einen toten Transistor

Letzteres kann unmöglich stimmen. Der induzierte Strom fließt in die gleiche Richtung wie der ursprüngliche Strom, und eine Sperrschichtdiode hilft nicht. Die Spannung, die sich aus einem solchen Strom über dem jetzt nahezu unendlichen Widerstand aufbaut, ist das, was den Transistor überhaupt beschädigt (der Zener funktioniert, indem er den Strom vorbeifließen lässt, sobald die Spannung ein bestimmtes Maximum erreicht). Dass bei einer solchen Konfiguration der Transistor nach dem Abschalten noch betriebsbereit ist, ist Pech.

Die Induktivität verursacht eine hohe Spannungsspitze, da sie den Strompfad unterbricht. Der Strom wird versuchen, einen neuen Weg zu finden, und bis dies der Fall ist, erhöht er seine Spannung. Beste Alternative

Die linke Schaltung ist die beste der beiden, sie unterdrückt die Spannungsspitze an der Quelle. Wenn die Spannung über der Induktivität ansteigt, beginnt die Diode zu leiten, bis die gesamte Energie im Stromkreis abgebaut ist.

Die richtige Schaltung versucht dasselbe zu tun, ist jedoch auf eine Stromversorgung mit einem Pfad mit niedriger Impedanz angewiesen. Dies ist nicht immer der Fall und einige Spannungsregler mögen es nicht, wenn Rückstrom in ihren Ausgang eingespeist wird. Schlechte Alternative.

Die Zener- oder MOV-Alternative leidet unter dem gleichen Problem wie die rechte Schaltung, sie ist auf einen Pfad mit niedriger Impedanz durch die Stromversorgung angewiesen. Schlechte Alternative.

Ich persönlich mag 1N400x für diesen Zweck nicht, weil es ziemlich langsam ist. Für kleine Ströme (<100 mA) bevorzuge ich einen 1N4148, der viel schneller ist. Für größere Ströme würde ich einen der verschiedenen Auswahlhilfen im Internet überprüfen.

Sie möchten die Schaltung auf der linken Seite (unabhängig davon, ob Sie eine Standarddiode oder eine Kombination aus Diode und Zener verwenden) aus zwei Gründen verwenden:

1. Einige Netzteile (eigentlich fast alle linear geregelten Netzteile) können keinen Strom aufnehmen , wozu der zweite Schaltkreis sie auffordert. Wenn Sie versuchen, die Versorgung zum Sinken zu bringen, wenn dies nicht möglich ist, steigt die Ausgangsspannung unkontrolliert an und beschädigt möglicherweise die Versorgung und alles andere, was daran angeschlossen ist.

2. Selbst wenn die Versorgung Strom aufnehmen kann, ist die Schaltung auf der linken Seite immer noch überlegen, da die Schleifenfläche für den dI/dt-Ausschalttransienten viel kleiner gehalten wird, wodurch verhindert wird, dass so viel EMI emittiert wird, wie es der Fall wäre Netzteil und zurück. Dies ist besonders wichtig, wenn Sie die Gegen-EMK auf einen signifikanten Wert begrenzen, da die resultierende EMI in diesem Fall größer ist.

Die durch ein schnelles Abschalten des Spulenerregungsstroms verursachte Gegen-EMK verursacht einen schnellen Zusammenbruch des Magnetfelds der Spule, wodurch ein Gegenstrom induziert wird, der gleich und entgegengesetzt zu dem Strom ist, mit dem die Spule geladen oder gesättigt war. Dieser negative Strom nimmt die Widerstandspfade, durch die eine negative Spannung entsteht.

Dieser Gefahr für das Schaltelement begegnet man am besten schnell und entschieden mit einer antiparallelen Freilaufdiode über der Spule.

Dies reduziert die EMI-Strahlungspfadlänge und vereinfacht die Analyse, indem das Problem zwischen der Spule und der Diode gehalten wird. Dies allein vermeidet jede unnötige Durchbruchspannung durch Sperrspannung am Übergang des Ansteuertransistors sowie eine ausgefallene Zener-Auswahl, um zu versuchen, die Durchbruchschwelle des Transistors anzupassen, oder sich Gedanken über die Verteilung der zwischen einer Spule und einem Zener entstehenden Leistung zu machen, all dies abhängig von Schaltcharakteristik, Duty-Cycle, Sättigungsstrom etc., etc.

Bei einer Freilaufdiode müssen Sie sich nur um die Verlustleistung kümmern, wenn der maximale Sättigungsstrom der Spule / des Kerns mal dem Abfall der in Durchlassrichtung vorgespannten Diode gegeben ist. Zweitens wird die Spule, wenn sie sich aufheizt, indem sie gedämpft wird, mindestens genauso stark erhitzt, typischerweise mehr, wenn sie erregt wird; Das Brüchen kann nicht mehr Energie abführen als die Leistung, die es während der Zeit abgeführt hat, in der es mit Energie versorgt wurde.

Die Diode PIV kann nur im ungünstigen Fall einer sehr hohen Versorgungsspannung und einer sehr langen, hochohmigen Spule eine Rolle spielen.

Wenn die Verlustleistung in der Diode überhaupt ein Problem darstellt, kann auch die Einschaltdauer berücksichtigt werden, da dies eine Wärmeableitung oder einen konstanten Pd-Wert vermeiden kann, der mindestens so hoch ist wie der berechnete maximale Pd.

Im Allgemeinen ist einfach schön; Zusätzliche Snubber-Komplexitäten entstehen im Allgemeinen, wenn versucht wird, Schaltverluste zu minimieren und Komponenten so genau wie möglich aufeinander abzustimmen, um das Beste aus der teuersten Komponente in der geschalteten Schleife – im Allgemeinen dem Schalter selbst – herauszuholen, während die Kosten aller anderen minimiert werden, weniger teure Komponenten in der Schaltschleife und Aufrechterhaltung der EMV.

Eine detailliertere Snubber-Analyse ist im Allgemeinen eine DFM-Verfeinerung (Design for Manufacturing) zur Maximierung eines kostengünstigen Massenprodukts, das ausnahmslos die Zuverlässigkeit ins Wanken bringt, da das Wärmemanagement die Rate des langfristigen Ausfalls in Halbleitergeräten definiert.

Für das Prototyping umfasst die Freilaufdiode die wenigsten Terme bei der Auswahl und ist der direkteste Ansatz.

Die durch VCC dargestellte Kapazität bedeutet, dass vom AC-Standpunkt aus die Kathode der Diode im linken Diagramm effektiv mit dem Emitter des Transistors verbunden ist. Es scheint daher, dass es kaum einen Unterschied im Schutz gibt, der sowohl in den Diagrammen für die linke als auch für die rechte Seite bereitgestellt wird. Herr Dorian Stonehouse.