Wann / warum würden Sie eine Zenerdiode als Schwungraddiode (auf der Spule eines Relais) verwenden?

Ich habe gerade über das Tutorial unter http://www.electronics-tutorials.ws/io/io_5.html nachgedacht und in der Diskussion über Schwungraddioden enthält es diesen Satz ohne weitere Ausarbeitung:

Neben der Verwendung von Schwungraddioden zum Schutz von Halbleiterkomponenten werden zum Schutz auch RC-Snubber-Netzwerke, Metalloxid-Varistoren oder MOV- und Zenerdioden verwendet.

Ich kann irgendwie sehen, wie ein RC-Netzwerk benötigt werden könnte, wenn es ein großes Gerät ist und daher die Spule möglicherweise mehr Strom zurückwirft, als Sie durch eine einzelne Diode abführen möchten. (Bitte korrigieren Sie mich, wenn das nicht der Grund ist.)

Ich habe keine Ahnung, was ein MOV ist, deshalb werde ich diesen Moment ignorieren. :-)

Ich habe ein bisschen über Zenerdioden gelesen, verstehe aber nicht, warum ihre niedrigere Sperrspannung hier wünschenswert sein könnte?

Bearbeiten: Ich bin auch durch das folgende Diagramm aus dem obigen Tutorial verwirrt:

Würde dies keine Rücklaufspannung nehmen und sie in das Vcc-Netz einspeisen? Wäre es nicht besser, wenn die Relaisspule zwischen TR1 und Masse geschaltet wäre und die Diode die Rücklaufspannung nach Masse ableitet?

Der Strom aus der Relaisöffnung fließt überhaupt nicht in die Vcc-Schiene. Es folgt dem hier gezeigten Pfad:

Die gespeicherte Energie wird im Diodentropfen und im Spulenwiderstand des Relais abgeführt.

In der Zenerdiodenkonfiguration wird die gespeicherte Energie in der vollen Zenerspannung der Diode abgeführt. V * I hat eine viel höhere Leistung, sodass der Strom schneller abfällt und das Relais möglicherweise etwas schneller öffnet:

MOVs unterscheiden sich von Zenern, erfüllen jedoch eine ähnliche Schaltungsfunktion: Sie absorbieren Energie, wenn die Spannung einen bestimmten Wert überschreitet. Sie werden zum Überspannungsschutz verwendet, nicht für Präzisionsgeräte wie Spannungsregler.

Die Geschwindigkeit, mit der das Magnetfeld in einem Elektromagneten, Elektromagneten oder ähnlichen Gerät zusammenbricht, wenn die Stromversorgung unterbrochen wird, ist proportional zu der Spannung, die am Gerät auftreten darf. Wenn ein 12-Volt-Elektromagnet oder -Relais mit einem Druckknopf und keinem Rücklaufschutz betätigt wird, kann das Loslassen des Knopfes dazu führen, dass Hunderte oder Tausende von Volt über der Spule auftreten, bis das Feld zusammenbricht. Aufgrund der hohen Spannung an der Spule würde das Feld jedoch fast augenblicklich zusammenbrechen.

Durch Hinzufügen einer einfachen Fangdiode wird verhindert, dass beim Lösen der Magnetspule oder des Relais eine signifikante Spannung auftritt. Es führt jedoch auch dazu, dass die Spule viel länger magnetisiert bleibt, als dies sonst der Fall wäre. Wenn es 5 ms dauern würde, bis das Magnetfeld in einer Relaisspule bei 12 Volt die volle Stärke erreicht, dauert es ungefähr 17-mal so lange (dh 85 ms), bis es sich durch eine Fangdiode auflöst. In einigen Situationen könnte dies ein Problem sein. Durch Hinzufügen einer anderen Schaltung zum Spannungsabfall kann die Spule viel schneller stromlos werden.

Übrigens, wenn man viele 12-V-Relais häufig schaltet, würde ich erwarten, dass man einiges an Energie einsparen könnte, wenn die Klemmdioden eine Kappe aufladen und dann Energie aus dieser Kappe für einen anderen Zweck entnehmen. Ich bin mir nicht sicher, ob oder wo das gemacht wird, aber in so etwas wie einem Flipper scheint es ein nützliches Konzept zu sein.

Die Zenerdiode würde normalerweise mit der Freilaufdiode in Reihe geschaltet (Kathode zu Kathode). Dies bewirkt, dass die Spannung schneller zusammenbricht und daher das Spulenfeld schneller zusammenbricht und daher das Relais / der Elektromagnet schneller öffnet. In Schaltnetzteilen (SMPS) wird dies auch als Zenerdämpfer bezeichnet.

^{simulieren Sie diese Schaltung - erstellt mit CircuitLab}

Siehe auch diese Frage / Antwort: Zenerdiodenfrage

Einige dieser Antworten sind verwirrt darüber, was mit einer einfachen Diode passiert. Die Energie wird hauptsächlich in Rcoil und nicht in der Diode abgeführt.

Der Schlüssel ist, dass bei Verwendung einer Diode die Verlustleistung ein exponentieller RL-Abfall ist (wie RC). Es ist exponentiell, was es so lange dauert (zumal der Auslösestrom möglicherweise nur 20% beträgt). Mit einem Zener ist es ein linearer Abfall auf Null.

Dies simuliert ein echtes Relais aus den Datenblattwerten von R und L.

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schaltplan erstellt mit CircuitLab}

Sie werden feststellen, dass die Einschaltzeit (Stromanstieg) länger ist als die Ausschaltzeit bei Verwendung einer Diode (L1, D1).

Dies ist nicht korrekt, da die Induktivität bei geschlossenem Relaisanker (besserer Magnetkreis) größer ist (0,74 H) als bei geöffnetem Relaisanker (0,49 H). Die reale Einschaltzeit (mit 0,49 H) und die Ausschaltzeit mit einer Diode sind nahezu gleich.

Die Ströme L2, L4 sind gleich, da in beiden Fällen derselbe Abfall auftritt (und derselbe Vdrain auf dem Fet.

ignoriere das

^{simulieren Sie diese Schaltung}

Hier ist ein App-Hinweis zur Verwendung von normalen + Zener-Dioden zum Schutz von Bauteilen und zum schnellen Abschalten. Es zeigt Abklingzeit und Spannungswerte für verschiedene Methoden.