Wanneer/waarom zou u een zenerdiode gebruiken als vliegwieldiode (op de spoel van een relais)?

Ik heb zojuist stil gestaan ​​bij de tutorial op http://www.electronics-tutorials.ws/ io/io_5.html , en bij de bespreking van vliegwieldiodes bevat deze zin zonder verdere uitwerking:

Naast het gebruik van vliegwieldiodes voor bescherming van halfgeleidercomponenten, omvatten andere apparaten die voor bescherming worden gebruikt, RC Snubber Networks, Metal Oxide Varistors of MOV- en Zenerdiodes.

Ik kan een beetje zien hoe een RC-netwerk nodig kan zijn als het een groot apparaat is en daarom kan de spoel meer stroom terugschieten dan dat je via een enkele diode wilt dissiperen. (Corrigeer me als dat niet de reden is.)

Ik heb geen flauw idee wat een MOV is, want op het moment dat ik dat negeer. :-)

Ik heb een beetje gelezen over zenerdioden, maar ik begrijp niet waarom hun lagere doorslagspanning hier wenselijk is?

Bewerken: ik ben ook verbaasd over het volgende diagram in de bovenstaande tutorial:

enter image description here

Zou dit geen vliegbackspanning nemen en het in het Vcc-net dumpen? Zou het geen beter idee zijn om de relaisspoel tussen TR1 en aarde te hebben en de diode de flyback-spanning naar aarde te laten dissiperen?

17
Here is een uitstekend artikel dat helpt bij het begrijpen van het onderwerp.
toegevoegd de auteur icarus74, de bron

5 antwoord

De stroom van de relaisopening gaat helemaal niet in de Vcc-rail. Het volgt het hier getoonde pad:

enter image description here

De opgeslagen energie wordt gedissipeerd in de diodeval en de spoelweerstand van het relais.

In de zenerdiodenconfiguratie wordt de opgeslagen energie gedissipeerd in de volledige zenerspanning van de diode. V * I is een veel hoger vermogen, dus de stroom zal sneller dalen en het relais kan iets sneller worden geopend:

enter image description here

MOV's zijn anders dan Zeners, maar vervullen een vergelijkbare circuitfunctie: ze absorberen energie wanneer het voltage een bepaald niveau overschrijdt. Ze worden gebruikt voor overspanningsbeveiliging, niet voor precisie-zaken zoals spanningsregelaars.

22
toegevoegd
Leuke uitleg van de Zener-configuratie ... Het is volkomen logisch wanneer het is uitgeschreven! Ik begrijp nog steeds niet waarom (in een groter circuit met meer componenten) de stroom van de spanningsspoel niet helemaal over het bord zou gaan op het Vcc-net. Is het niet zoeken naar een beter pad naar de grond?
toegevoegd de auteur farmerchris, de bron
Nee, onthoud grond is slechts een handige naam voor "nul volt". Als je graag antropomorfiserende stroom gebruikt, overweeg dan de stroom in de inductor wanneer de transistor wordt geopend: hij wil doorgaan, zelfs nadat de schakelaar is geopend en zal zoveel spanning genereren als nodig is om dat te laten gebeuren. De verschillende snubbers bieden gewoon handige paden voor die stroom.
toegevoegd de auteur Calvin Allen, de bron
Een goede manier om snubbercircuits te bestuderen is het bestuderen van schakelende regulatorcircuits.
toegevoegd de auteur Calvin Allen, de bron
@zebonaut: bij het beschouwen van stroom, is het vaak handig om in termen van elektronen te denken. Als een buck-modus switcher 3: 1 stapsgewijs naar beneden gaat, waarbij inefficiënties worden genegeerd, kan de reden dat het driemaal zoveel stroom kan leveren als het binnenkrijgt, zijn dat elk elektron dat uit de voeding komt, gemiddeld door de belasting drie gaat keer (tweemaal door de recirculatiediode gaan om ritten door de toevoer over te slaan).
toegevoegd de auteur firedfly, de bron
+1 om stromingen in het schema te tekenen, in het rood. Wennen aan denken in stromingen in plaats van spanningen lijkt minder vaak voor te komen en kan wat inspanning vergen, maar het is vaak zo veel gemakkelijker ...
toegevoegd de auteur Fred Pearson, de bron
De sleutel is dat bij gebruik van een diode de dissipatie een RL exponentieel verval is (zoals RC). Het wordt exponentieel waardoor het zo lang duurt (vooral omdat de release-stroom maar 25% is). Met een Zener is het constant vermogen - op de maximale waarde, en niet exponentieel.
toegevoegd de auteur Henry Crun, de bron

De snelheid waarmee het magnetisch veld in een solenoïde, elektromagneet of soortgelijke inrichting zal instorten wanneer de stroom wordt verwijderd, zal evenredig zijn met de spanning die op het apparaat mag verschijnen. Als men een 12 volt solenoïde of relais bedient met een drukknop en geen terugslagbeveiliging, kan het loslaten van de knop honderden of duizenden volt over de spoel veroorzaken totdat het veld instort; vanwege de grote spanning op de spoel zou het veld echter bijna onmiddellijk instorten.

Door een eenvoudige vangdiode toe te voegen, voorkomt u dat er een significante spanning op de magneetklep of relais verschijnt als deze wordt losgelaten. Het zal er echter ook voor zorgen dat de spoel veel langer gemagnetiseerd blijft dan hij anders zou doen. Als het 5 ms zou duren voordat het magnetische veld in een relaisspoel de volle sterkte bij 12 volt bereikt, duurt het ongeveer 17 keer zo lang, (d.w.z. 85 ms) om door een vangdiode te dissiperen. In sommige situaties kan dat een probleem zijn. Als je een ander circuit toevoegt om de spanning te verlagen, kan de spoel veel sneller spanningsloos worden.

Trouwens, als men veel 12V-relais regelmatig wisselt, zou ik verwachten dat men een behoorlijke hoeveelheid energie zou kunnen besparen door de klemdioden een dop te laten laden en vervolgens energie uit die dop te nemen voor een ander doel. Ik weet niet zeker of of waar dat is gebeurd, maar in zoiets als een flipperkast lijkt het een bruikbaar concept.

12
toegevoegd
Het idee om de energie op te slaan via de klemdiode is geweldig.
toegevoegd de auteur Christian Berg, de bron
een handige truc is om de relaisspoel te gebruiken als de inductor van een flyback-converter. bijv. gebruik het 5V-relais om een ​​12V-voeding te maken. Een andere truc is om een ​​klein signaalrelais te gebruiken dat is bevestigd aan een microprocessor-pinnen op batterijen, om de processors VDD omhoog te trekken, zodat er voldoende spanning is om het relais zelf betrouwbaar te schakelen.
toegevoegd de auteur Henry Crun, de bron
Het kost eigenlijk dezelfde tijd, niet 17x. Het grootste deel van de dissipatie zit in de spoel R, niet in de diode. zie simulatie in mijn antwoord. Het echte probleem is dat het een RL-exponentieel verval is en dat het relais mogelijk pas wordt vrijgegeven als 20% stroom is bereikt
toegevoegd de auteur Henry Crun, de bron

De zenerdiode zou normaal in serie gaan met de vrijloopdiode, kathode naar kathode (naar elkaar gericht). Dit zorgt ervoor dat de spanning sneller inklapt en daarom zal het spoelveld sneller inklappen en daarom zal het relais/de solenoïde sneller openen. In schakelende voedingen (SMPS) wordt dit ook wel een Zener-snubber genoemd.

schematic

simulate this circuit – Schematic created using CircuitLab

See also this question/answer: zener diode question

2
toegevoegd

Sommige van deze antwoorden zijn verward over wat er gebeurt met een eenvoudige diode. De energie wordt voornamelijk in Rcoil en niet in de diode gedissipeerd.

De sleutel is dat bij gebruik van een diode de dissipatie een RL exponentieel verval is (zoals RC). Het wordt exponentieel waardoor het zo lang duurt (vooral omdat de release-stroom maar 20% kan zijn). Met een Zener is het een lineaire daling naar nul.

Dit simuleert een echt relais uit de datasheetwaarden van R en L.

schematic

simulate this circuit – Schematic created using CircuitLab

U zult merken dat de AAN (stroomstijging) tijd langer is dan de uitschakeltijd met behulp van een diode (L1, D1).

Dit is niet correct omdat de inductantie groter is (0,74 H) wanneer het relaisanker gesloten is (beter magnetisch circuit) dan open (0,49 H). De echte On-time (met 0.49H) en de off-time met een diode zijn bijna hetzelfde.

enter image description here

L2, L4-stromen zijn hetzelfde, omdat er in beide gevallen dezelfde daling is (en dezelfde Vdrain op de fet.

negeer dit

schematic

simuleer dit circuit

0
toegevoegd

Here is an app note about using normal + Zener diodes to protect components and still de-energize quickly. It shows decay time and voltage values for several methods.

0
toegevoegd
Link-only antwoorden zijn niet geweldig. Het zou een beter antwoord zijn als je de belangrijkste punten aan het eigenlijke antwoord zou kunnen toevoegen.
toegevoegd de auteur pipe, de bron