Wie wählt man eine Sperrdiode für ein Relais?

Parallel zu einer Relaisspule (mit entgegengesetzter Polarität) ist eine Diode geschaltet, um Schäden an anderen Bauteilen zu vermeiden, wenn das Relais ausgeschaltet wird.

Hier ist ein Beispielschema, das ich online gefunden habe:

Ich plane, ein Relais mit einer Spulenspannung von 5 V und einer Kontaktbelastbarkeit von 10 A zu verwenden.

Wie ermittle ich die erforderlichen Spezifikationen für die Diode wie Spannung, Strom und Schaltzeit?

Bestimmen Sie zuerst den Spulenstrom, wenn die Spule eingeschaltet ist. Dies ist der Strom, der durch die Diode fließt, wenn die Spule ausgeschaltet wird. In Ihrem Relais wird der Spulenstrom als 79,4 mA angezeigt. Geben Sie eine Diode für mindestens 79,4 mA Strom an. In Ihrem Fall übersteigt eine Nennstromstärke von 1N4001 die Anforderungen bei weitem.

Die Sperrspannung der Diode sollte mindestens der an die Relaisspule angelegten Spannung entsprechen. Normalerweise legt ein Designer in der umgekehrten Bewertung viel Reserve ein. Eine Diode in Ihrer Anwendung mit 50 Volt wäre mehr als ausreichend. Wieder wird 1N4001 die Arbeit erledigen.

Zusätzlich kostet der 1N4007 (in Einzelabnahmemengen) dasselbe, hat jedoch eine Nennspannung von 1000 Volt.

1. Erforderliche Spannung ist die Nennspannung der Spule, da diese angelegt wird. Geben Sie zur Sicherheit den Faktor 2 an.

2. Der Strombedarf ist der Nennstrom der Spule.

3. Die Drehzahl spielt bei Relaisspulen wahrscheinlich keine Rolle, da sie im Vergleich zu beispielsweise einem PWM-Motorantrieb nicht sehr oft ein- und ausgeschaltet werden.

In Ihrem Fall funktioniert ein 1N4001 wahrscheinlich einwandfrei.

Die Dinge sind nicht immer so einfach, wie sie scheinen, obwohl sie bei Relais stark von der Anwendung abhängen. Während die Diode einen sicheren Entladungspfad bietet, der Ihren Schalttransistor und Ihr Netzteil schont, kann es in bestimmten Anwendungen zu einigen Problemen kommen. Relais beim Schließen können an den Kontakten eine kleine Schweißnaht bilden. Wenn Sie die Diode dort platzieren, verhindern Sie im Wesentlichen, dass das Relais mit seiner vollen Kraft öffnet. Dies kann dazu führen, dass die Kontakte etwas länger "zusammenkleben" und insgesamt schlecht für das Relais.

Ein Trick, den ich vor einigen Jahren gelernt habe, um dies zu verhindern, bestand darin, eine Zenerdiode in Reihe (offensichtlich in einer anderen Richtung) mit der regulären Diode zu schalten. Auf diese Weise können Sie die maximale Spannung steuern und die Spule des Relais in einer bestimmten Richtung entladen etwas besserer Weg. Ich erinnere mich, dass einige Relaishersteller ziemlich gute Anwendungshinweise zu diesem Thema hatten. Das letzte, das ich gesehen habe, war von Tyco, aber ich konnte es leider nicht wiederfinden.

Frage: Welche Größe der Rücklaufdiode benötige ich für meine induktive Last?

Meine Antwort: Die Größe der Flyback-Dioden basiert auf der Verlustleistung

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

P: Verlustleistung in Sperrdiode

I: durch die Induktivität fließender Dauerstrom (Sperrdiode nicht leitend)

R: Widerstand der Sperrdiode in Leitung

Beweis:

Die Rücklaufdiode wird auf einer konstanten Temperatur gehalten; Dioden haben einen konstanten Leitungswiderstand, wenn sie auf einer konstanten Temperatur gehalten werden. (Wenn sich die Temperatur ändert, ändert sich auch der Diodenwiderstand.)

Jetzt verhält sich die leitende Diode wie ein Widerstand und es stellt sich die Frage: Wie viel Strom muss ich verbrauchen, um den Innenwiderstand meiner Diode abzubauen?

$T = L/R$

$E = (1/2)L(I^2)$$P = E/time$

$5(L/R)$$(1/2)L(I^2)$

$P = ((1/2)L(I^2)R) / (5L)$$P = 1/10(I^2)R$

Betrachten Sie eine Schaltung als solche:

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

R1 ist der Innenwiderstand von L1 und R2 ist unser Ladewiderstand. D1 fungiert als Rücklaufdiode, und R3 ist der Leitungswiderstand von D1.

Wenn der Schalter geschlossen ist und wir ewig warten, fließt ein Strom von 10 mA durch den Stromkreis, und der Induktor speichert eine Energie von 50 uJ (50 Mikro-Joule).

Mit Erhaltung der Energietheorie:

$5(L/R) = 500\mathrm{ms}$

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

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

Viel Glück mit Ihren Entwürfen und verwenden Sie niemals Technologie für böse Zwecke.