Tại sao có một diode được kết nối song song với một cuộn dây rơle?

Trong hầu hết các mạch điện có rơle, một diode được nối song song với cuộn dây của rơle. Tại sao? Nó luôn luôn là một thực hành tốt?

Do một cuộn cảm (cuộn dây rơle) không thể thay đổi dòng điện ngay lập tức, nên diode flyback cung cấp đường dẫn cho dòng điện khi cuộn dây bị tắt. Nếu không, sự tăng vọt điện áp sẽ xảy ra gây ra xung điện trên các tiếp điểm công tắc hoặc có thể phá hủy các bóng bán dẫn chuyển mạch.

Nó luôn luôn là một thực hành tốt?

Thông thường, nhưng không phải luôn luôn. Nếu cuộn dây rơle được điều khiển bởi AC, cần sử dụng một diode TVS hai chiều (hoặc một số kẹp điện áp khác) và / hoặc một snubber (loạt RC). Một diode sẽ không hoạt động trong trường hợp này vì nó sẽ hoạt động như một mạch ngắn trong nửa chu kỳ âm của AC. (Xem thêm Red Lion SNUB0000 để biết thông tin ứng dụng)

Đối với rơle điều khiển DC, một diode thường được sử dụng, nhưng không phải lúc nào cũng vậy. Như Andy aka đã chỉ ra, đôi khi một điện áp cao hơn mức cho phép của một diode được mong muốn để tắt rơle nhanh hơn (hoặc khác như solenoids, máy biến áp flyback, v.v.). Trong trường hợp này, một diode TVS đơn hướng đôi khi được thêm vào nối tiếp với diode flyback, kết nối cực dương với cực dương (hoặc cực âm với cực âm). Một điện trở nối tiếp có thể được sử dụng thay cho diode TVS, nhưng điện áp kẹp sẽ mang tính quyết định hơn nếu sử dụng diode TVS.

Nếu một MOSFET được sử dụng làm phần tử chuyển mạch, thông thường bạn vẫn cần điốt flyback vì diode cơ thể ở hướng ngược lại để làm bất kỳ điều gì tốt. Một ngoại lệ cho điều này là một MOSFET là "Xếp hạng Avalanche xếp hạng lặp lại" (chẳng hạn như IRFD220 ). Điều này thường được vẽ bằng ký hiệu diode zener cho diode cơ thể. Các MOSFE này được thiết kế để kẹp điện áp ở mức có thể chịu được, cho phép điện áp cao hơn để tắt cuộn dây nhanh hơn. Đôi khi, một TVS-diode (hoặc zener) không định hướng bên ngoài được đặt song song với MOSFET cho cùng một mục đích, hoặc nếu MOSFET có thể xử lý "Dòng điện liên tục lặp lại" hoặc "Năng lượng tuyết lở lặp đi lặp lại", hoặc nếu điện áp bị hỏng cao hơn mong muốn.

Nó luôn luôn là một thực hành tốt?

Nó gần như luôn luôn là thực hành tốt và nó rất hiệu quả NHƯNG, nếu bạn đang cần một rơle tắt kích hoạt càng nhanh càng tốt thì có các phương pháp thay thế. Lý do nó chậm là vì khi mạch đến cuộn dây rơle mở ra, tất cả năng lượng được lưu trữ trong cuộn dây rơle sẽ buộc một dòng điện đi qua diode bánh đà cho đến khi năng lượng đó bị "tiêu tốn".

Diode hoạt động giống như một mạch ngắn với mức giảm volt nhỏ phía trước và với điện trở của rơle (có thể là 100 ohms), nó sẽ trì hoãn rơle khử kích hoạt thêm vài mili giây. Đây thường không phải là một vấn đề, nhưng nếu có, thì việc đặt một điện trở nối tiếp với diode có nghĩa là năng lượng được "tiêu tốn" nhanh hơn đáng kể.

Mặt trái là bóng bán dẫn điều khiển của bạn phải "chịu" một xung điện áp lớn hơn đáng kể so với Vsupply + 0,7V - nó có thể gấp đôi điện áp cung cấp khi sử dụng điện trở, nhưng trong hầu hết các mạch, việc tìm kiếm một bóng bán dẫn có thể đủ đánh giá thường không phải là một vấn đề.

Khi dòng điện qua cuộn dây bị tắt, cuộn dây (là cuộn cảm) sẽ cố gắng duy trì dòng điện. Khi không có đường dẫn cho dòng điện này, điện áp trên cuộn dây sẽ tăng nhanh và dòng điện sẽ tìm thấy một đường dẫn, thông qua sự cô lập của chip hoặc bóng bán dẫn, phá hủy thành phần đó. Các diode cung cấp một đường dẫn cho dòng điện này, vì vậy năng lượng được lưu trữ trong cuộn dây có thể được tiêu tan một cách an toàn.

Vì vậy, có, đó là một ý tưởng tốt để cung cấp một đường xả.

Một diode song song với cuộn dây có lẽ là cách thường được sử dụng nhất, nhưng có nhiều cách khác, như snubber (R + C) hoặc diode zener để tiếp đất. Một điện trở nối tiếp với diode có thể làm cho rơle rơi nhanh hơn.

Khi rơle điện cơ bị mất điện nhanh chóng bởi một công tắc cơ hoặc chất bán dẫn, từ trường sụp đổ tạo ra một điện áp đáng kể trong nỗ lực phân tán năng lượng lưu trữ và chống lại sự thay đổi đột ngột của dòng điện. Chẳng hạn, rơle 12VDC có thể tạo ra điện áp từ 1.000 đến 1.500 volt trong khi tắt. Vì vậy, đó là một thực tế phổ biến để triệt tiêu các cuộn dây rơle với các thành phần giới hạn điện áp cực đại ở mức nhỏ hơn nhiều bằng cách cung cấp đường phóng điện cho năng lượng từ tính được lưu trữ.

Chỉ sử dụng một diode tự do không phải lúc nào cũng là cách tốt nhất. Dưới đây là một vài phương pháp triệt tiêu:

1. Một diode ức chế thoáng qua song phương
2. Một diode chỉnh lưu phân cực ngược nối tiếp với một diode zener C. Một kim loại oxit-varistor (MOV).
3. Một diode chỉnh lưu đảo ngược nối tiếp với một điện trở.
4. Một điện trở, khi điều kiện cho phép sử dụng nó, thường là sự triệt tiêu kinh tế nhất.
5. Một diode chỉnh lưu đảo ngược.
6. Một tụ điện "tụ điện". Nói chung là giải pháp kinh tế ít nhất và không còn được coi là một giải pháp thực tế.
7. Một cuộn dây quấn vết thương với cuộn dây thứ hai được sử dụng làm thiết bị triệt tiêu. Điều này không thực tế lắm vì nó thêm chi phí và kích thước đáng kể cho rơle.

Kỹ thuật được đề xuất để triệt tiêu cuộn dây rơle là sử dụng một diode chỉnh lưu phân cực ngược và một diode zener nối tiếp song song với cuộn dây. Điều này cho phép rơle có động lực phát hành tối ưu và tuổi thọ tiếp xúc tốt.

Bất cứ khi nào dòng điện chạy qua một cuộn dây dừng lại, một xung điện áp được tạo ra. Sự tăng đột biến này là kết quả của sự sụp đổ của từ trường xung quanh cuộn dây. Chuyển động của trường trên cuộn dây tạo ra sự tăng vọt điện áp có thể làm hỏng các linh kiện điện tử. Đây là khi kẹp diode đi vào chơi. Bằng cách cài đặt diode C song song với cuộn dây, một đường vòng được tạo ra cho các electron trong mạch thời gian mở hoặc dòng điện qua các cuộn dây dừng.