Warum enthalten Relais keine Flyback-Dioden?

24

Warnung: Dies kann eine äußerst naive Frage sein (wenn ja, bitte klären Sie mich auf).

Viele Anwendungen von Relais erfordern eine Rücklaufdiode zum Schutz vor induktiver Spannung. Ich kann kein Relais mit Flyback-Diode finden.

Warum enthalten Relais keine Flyback-Diode im Relais-Paket, da dies so häufig erforderlich ist? Gibt es einfach zu viele Faktoren, die es schwierig machen, den Bedarf der Rennstrecke zu erraten?

relay diodes dss539
quelle
1
MOSFETs sind häufig mit einer solchen Diode ausgestattet, sodass der Schutz auf der Schaltseite der Spule und nicht im Relaisgehäuse eingebaut ist. Dies ist aus vielen Gründen, die in den folgenden Antworten genannt werden, und auch deshalb sinnvoller, weil es einfach ist, eine Diode in einen MOSFET einzubauen und eine, die Sie möglicherweise für ein Relais benötigen oder nicht, etwas weniger wirtschaftlich zu verlöten.
Void Star
8
Die Diode in einem MOSFET ist nicht zusätzlich zu dem MOSFET aufgebaut. Es ist ein Artefakt der Struktur des MOSFET selbst.
Ignacio Vazquez-Abrams
2
Wenn ein Treiberchip wie der ULN2003 oder der ULN2803 verwendet wird, sind die Flyback-Dioden im Chip vorhanden, sodass eine zusätzliche Diode im Relais eine Verschwendung wäre.
Wouter van Ooijen
3
@BigEndian Wenn ein einzelner MOSFET zum Schalten einer Relaisspule verwendet wird, hilft die Body-Diode nicht, da sie in die entgegengesetzte Richtung leitet, als dies erforderlich ist. Beispiel: Bei einem N-Kanal-MOSFET, der als Low-Side-Schalter verwendet wird, ist die Spannungsspitze von der Relaisspule (wenn sie ausgeschaltet ist) positiv und die MOSFET-Body-Diode leitet nicht (mit Ausnahme eines möglicherweise zerstörerischen Lawinendurchbruchs) ). Eine Ausnahme hierzu ist ein MOSFET, der „Repetitive Avalanche FSK“ , wo die Körperdiode wirkt wie ein Hochspannungs - Zener - Diode ist beispiels IRFD220
Tut
1
Der Beweis, dass naive Fragen, gut formuliert, in der Tat ganz gut sein können.
JYelton

Antworten:

20

Auf diese Frage gibt es eine einfache Antwort - es gibt viele Flyback-Schaltpläne und die Sperrdiode ist die einfachste. Obwohl es einen großen Nachteil hat - es macht das Relais sehr langsam abzuschalten.

Auf diese Weise können manchmal andere Schaltpläne verwendet werden. Es gibt mehrere Beispiele:

schematisch

simulieren Sie diese Schaltung - Schaltplan erstellt mit CircuitLab

Johnfound
quelle
ist das Design für # 2 nicht nur das Ohmsche Gesetz? Warum ist das schwer zu entwerfen?
Markrages
@markrages Es wäre "nur Ohmsches Gesetz", wenn D4 kurzgeschlossen wäre.
hoosierEE
zB 100 mA Relais, Vcc = 12 V, 0,7 Vf an D4, Q2 60 Vceo. Angenommen, wir möchten 40 V max für Q2. Dann beträgt die maximale Spannung an R (40 - 12 - 0,7) oder 27,3. R = V / I also 27,3 / 100 mA oder 270 Ohm.
Markrages
1
@markrages - das Problem mit dem zweiten Schema ist, dass der Strom durch das Relais niemals bekannt ist. Der Widerstand des Relais ist sehr temperaturempfindlich und der Strom kann erheblich variieren. Dann müssen Sie für den schlimmsten Fall entwerfen. In allen anderen Schaltplänen ist die Spannung relativ konstant und hängt nur von der Zenerspannung ab.
Johnfound
Bei Gleichstrom wird der Strom nur durch den Widerstand der Spule begrenzt. Dies ist auf 10% spezifiziert, und dann gibt es ein Kupfertempo von ungefähr 0,4% / C. Da dies positiv ist, ist es in Ordnung, mit dem Raumtemperatur- (Spezifikations-) Strom zu konstruieren.
Markrages
9

Es gibt eine ganze Reihe von Relais (auch Schütze / Leistungsschalter), die mit Wechselstrom betrieben werden. Durch das Einsetzen einer Diode werden sie für Wechselstromanwendungen unbrauchbar:

Bildbeschreibung hier eingeben

Es gibt verschiedene Arten von Relais, die vom Verriegelungstyp sind, und diese erfordern auch eine Spannungsumkehr - eine Diode würde diesen Relaistyp in dieser Anwendung unbrauchbar machen:

Bildbeschreibung hier eingeben

Siehe auch diese Antwort zum Hochgeschwindigkeitsschalten eines Relais.

Andy aka
quelle
5

Es gibt tatsächlich einige, die eine interne Spulenunterdrückung hatten (oder hatten). Zum Beispiel dieses Teleldyne. Sie waren kommerziell auf dem allgemeinen Markt nicht sehr erfolgreich. Vielleicht im Automobilmarkt.

Es hat wahrscheinlich mehr mit Geschichte und Second-Sourcing zu tun als mit irgendetwas Technischem, obwohl ich keinen großen Vorteil darin sehe, eine Diode intern zu platzieren. Es erzwingt eine Polarität an der Pinbelegung und führt zu einer nicht optimalen elektrischen Lebensdauer für alle Benutzer, was zu einer sehr geringen Einsparung führt.

Im Allgemeinen befindet sich keine Leiterplatte in einem Relais, sodass diese angeschweißt oder gecrimpt oder angelötet werden müsste.

Spehro Pefhany
quelle
5

Es gibt Relais mit einer Fly-Back-Diode, aber prozentual nicht sehr viele.

Wenn Sie zu dieser Digi-Key-Seite mit einer Liste von Signalrelais (weniger als 2 Ampere) gehen und nach rechts scrollen, sehen Sie in der Spalte Features, dass eines der Attribute, die Sie auswählen können, Dioden sind.

Hier haben nur etwas mehr als 5% der aufgeführten Relais eine Diode. Bei Leistungsrelais beträgt die Anzahl mit Dioden etwas mehr als 3% der Gesamtzahl.

Sie existieren also. Aber warum so wenige? Selbstverständlich werden die Kosten für das Relais niedrig gehalten, auch wenn der Benutzer eine eigene Diode hinzufügen muss. Auf diese Weise kann der Benutzer auch eine Diode auswählen, die genau seinen Anforderungen entspricht. Und es ist billiger (und einfacher) für einen Benutzer, eine Diode zu einer Leiterplatte hinzuzufügen (was ein automatisierter Prozess ist), als es der Hersteller über eine Relaisspule hinzufügt (was möglicherweise manuell durchgeführt werden muss).

Tcrosley
quelle
1
Warum ist die induktive Last wichtig?
Nick T
Ich habe mich vertippt. Das Relais selbst ist in diesem Fall die induktive Last (im Verhältnis zu seiner Treiberschaltung), unabhängig davon, ob seine Kontakte eine induktive Last ansteuern oder nicht, die keine Rücklaufdiode benötigt. Antwort bearbeitet. Wenn die Kontakte jedoch eine induktive Last ansteuern, muss diese Last über eine Rücklaufdiode verfügen.
Tcrosley
4

Es gibt auch ein Zuverlässigkeitsproblem. Die meisten Relais sind versiegelt oder dürfen vom Benutzer nicht zerlegt werden. Fällt eine interne Diode aus, wird das Relais unbrauchbar. Da die Diodenkosten viel geringer sind als der Wert des Relais, ist es sinnvoller, die Diode extern hinzuzufügen.

Barry
quelle