Làm thế nào để chọn một diode flyback cho rơle?

Một diode được đặt song song với một cuộn dây rơle (có cực ngược lại) để ngăn ngừa thiệt hại cho các thành phần khác khi tắt rơle.

Đây là một ví dụ sơ đồ tôi tìm thấy trực tuyến:

Tôi đang dự định sử dụng rơle có điện áp cuộn dây 5V và xếp hạng tiếp điểm là 10A.

Làm thế nào để tôi xác định các thông số kỹ thuật cần thiết cho diode, chẳng hạn như điện áp, dòng điện và thời gian chuyển mạch?

Đầu tiên xác định dòng điện cuộn dây khi cuộn dây bật. Đây là dòng điện sẽ chạy qua diode khi cuộn dây bị tắt. Trong rơle của bạn, dòng điện cuộn được hiển thị là 79,4 mA. Chỉ định một diode cho dòng điện ít nhất 79,4 mA. Trong trường hợp của bạn, xếp hạng hiện tại 1N4001 vượt xa yêu cầu.

Xếp hạng điện áp ngược diode ít nhất phải là điện áp đặt vào cuộn dây rơle. Thông thường một nhà thiết kế đặt rất nhiều dự trữ trong xếp hạng ngược lại. Một diode trong ứng dụng của bạn có 50 volt sẽ là quá đủ. Một lần nữa 1N4001 sẽ thực hiện công việc.

Ngoài ra, 1N4007 (với số lượng mua đơn) có giá như nhau nhưng có mức 1000 volt.

1. Điện áp cần thiết là điện áp cuộn danh định, vì đó là những gì sẽ được áp dụng. Cho nó một hệ số 2 cho an toàn.

2. Yêu cầu hiện tại là cuộn dây danh nghĩa.

3. Tốc độ có lẽ không phải là một cân nhắc cho cuộn dây rơle, vì chúng không được bật / tắt rất thường xuyên, ví dụ, so với, ví dụ, một ổ đĩa động cơ PWM.

Trong trường hợp của bạn, 1N4001 có thể sẽ hoạt động tốt.

Mọi thứ không phải lúc nào cũng đơn giản như vẻ ngoài của chúng, mặc dù trong trường hợp rơ le, nó phụ thuộc rất nhiều vào ứng dụng. Trong khi diode cung cấp một đường xả an toàn bảo tồn bóng bán dẫn chuyển đổi và nguồn điện của bạn, nó có thể gây ra một vài vấn đề trong một số ứng dụng nhất định. Rơle khi đóng có thể tạo thành một mối hàn nhỏ ở các tiếp điểm, và bằng cách đặt diode ở đó, về cơ bản, bạn đang ngăn rơle mở với toàn bộ lực. Điều này có thể khiến các tiếp điểm 'dính' với nhau lâu hơn một chút và nói chung là không tốt cho rơle.

Một mẹo mà tôi đã học được cách đây vài năm để ngăn chặn điều đó xảy ra là đặt một diode zener nối tiếp (rõ ràng theo hướng khác) với diode thông thường, điều này cho phép bạn kiểm soát điện áp tối đa và cho phép cuộn dây của rơle xả trong một cách tốt hơn một chút. Tôi nhớ lại một số nhà sản xuất tiếp sức có ghi chú ứng dụng khá tốt về điều này, điều cuối cùng tôi thấy là từ Tyco nhưng tôi không thể tìm thấy nó một lần nữa, thật đáng buồn.

Câu hỏi: Tôi cần kích thước của diode fly-back cho tải cảm ứng của mình?

Câu trả lời của tôi: Điốt bay ngược có kích thước dựa trên sự tiêu hao năng lượng

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

P: năng lượng tiêu tan trong diode fly-back

I: dòng trạng thái ổn định chảy qua cuộn cảm (diode bay ngược không dẫn)

R: điện trở của diode bay ngược trong dẫn

Bằng chứng:

Các diode bay trở lại sẽ được giữ ở nhiệt độ không đổi; điốt có điện trở không đổi trong dẫn khi giữ ở nhiệt độ không đổi. (nếu nhiệt độ thay đổi, điện trở điốt cũng vậy)

Bây giờ diode dẫn hoạt động như một điện trở, vì vậy câu hỏi trở thành: Tôi cần bao nhiêu năng lượng để tiêu tan trong điện trở bên trong của diode?

Bằng cách quan sát đường cong RL sê-ri, chúng ta biết rằng cuộn cảm phóng điện hoặc tích điện trong 5 hằng số thời gian và hằng số thời gian bằng với độ tự cảm chia cho điện trở sê-ri ( ).$T = L/R$

Một số người toán học nói với chúng tôi rằng năng lượng được lưu trữ trong một cuộn cảm là: . Ở đây E ở trong joules, L ở Henrys. Họ cũng nói rằng năng lượng là năng lượng mỗi giây ( ). Ở đây, năng lượng được tính bằng watt.
$E = (1/2)L(I^2)$$P = E/time$

Vì vậy, ... nếu sự hiểu biết của chúng ta về vật lý đang hoạt động ... thời gian mà cuộn cảm phóng điện là: giây và năng lượng dự trữ là joules được giải phóng trong luc đo. Ở đây R là điện trở của diode fly-back trong dẫn, I là dòng điện chạy qua diode fly-back và L là cuộn cảm cung cấp dòng điện.$5(L/R)$$(1/2)L(I^2)$

Nếu chúng ta giải quyết được sức mạnh, điều gì đó rất thú vị sẽ xảy ra ... Tại đây, L hủy bỏ và . Chúng ta biết rằng R là điện trở của diode trong dẫn và I là dòng điện chạy qua diode trong quá trình phóng điện. Nhưng bây giờ, các diode hiện tại trong quá trình xả là gì?$P = ((1/2)L(I^2)R) / (5L)$$P = 1/10(I^2)R$

Hãy xem xét một mạch như vậy:

^{mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab}

R1 là điện trở trong của L1 và R2 là điện trở sạc của chúng tôi. D1 có chức năng như diode quay trở lại và R3 là điện trở của D1 trong dẫn.

Nếu công tắc đóng và chúng ta đợi mãi, dòng điện 10mA sẽ chạy qua mạch và cuộn cảm lưu trữ năng lượng 50μJ (50 micro Joules).

Sử dụng bảo tồn lý thuyết năng lượng:

Nếu công tắc được mở, cuộn cảm đảo cực để cố gắng duy trì dòng 10mA. Diode bay ngược được phân cực thành dẫn, và năng lượng 50μJ bị tiêu tán thông qua điện trở diode trong . Công suất tiêu tán trong diode là 50μJ / 500ms = 100μW (100 micro watt).$5(L/R) = 500\mathrm{ms}$

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

Vì vậy, để trả lời câu hỏi cuối cùng: các diode hiện tại trong thời gian xả có thể được coi như tương đương với trạng thái ổn định sạc hiện tại của 10mA khi sử dụng phương trình: . Mặc dù dòng điện trong quá trình phóng điện cảm ứng thực sự giảm theo cấp số nhân và không phải là 10mA ổn định, sự đơn giản hóa này sẽ cho phép tính toán nhanh công suất diode cần thiết trong mạch bằng cách biết các điều kiện ban đầu.$P = 1/10(I^2)R$

Tốt nhất của may mắn với thiết kế của bạn và không bao giờ sử dụng công nghệ cho mục đích xấu.