Comment choisir une diode de retour pour un relais?

Une diode est mise en parallèle avec une bobine de relais (de polarité opposée) pour éviter d’endommager d’autres composants lorsque le relais est désactivé.

Voici un exemple de schéma que j'ai trouvé en ligne:

Je prévois d'utiliser un relais avec une tension de bobine de 5V et une capacité de contact de 10A.

Comment déterminer les spécifications requises pour la diode, telles que la tension, le courant et le temps de commutation?

Commencez par déterminer le courant de la bobine lorsque celle-ci est activée. C'est le courant qui traversera la diode lorsque la bobine sera éteinte. Dans votre relais, le courant de la bobine est indiqué par 79,4 mA. Spécifiez une diode pour un courant d'au moins 79,4 mA. Dans votre cas, le courant nominal 1N4001 dépasse de loin les exigences.

La tension nominale inverse de la diode doit être au moins égale à la tension appliquée à la bobine du relais. Normalement, un designer met beaucoup de réserve dans l'évaluation inverse. Une diode dans votre application ayant 50 volts serait plus que suffisante. Encore une fois, 1N4001 fera le travail.

De plus, le 1N4007 (en quantités d’achat unique) coûte le même prix mais a une tension nominale de 1000 volts.

1. La tension requise est la tension nominale de la bobine, puisque c'est ce qui sera appliqué. Donnez-lui un facteur de 2 pour la sécurité.

2. Le courant requis est le courant nominal de la bobine.

3. La vitesse n'est probablement pas une considération pour les bobines de relais, car elles ne sont pas souvent activées / désactivées, par rapport à un variateur de vitesse PWM, par exemple.

Dans votre cas, un 1N4001 fonctionnera probablement très bien.

Les choses ne sont pas toujours aussi simples qu'il y paraît, même si dans le cas des relais, cela dépend fortement de l'application. Bien que la diode fournisse un chemin de décharge sûr qui préserve votre transistor de commutation et votre alimentation, cela peut poser quelques problèmes dans certaines applications. Les relais à la fermeture peuvent former une petite soudure au niveau des contacts, et en plaçant la diode à cet endroit, vous empêchez essentiellement le relais de s'ouvrir avec toute sa force. Cela peut allonger légèrement les contacts, ce qui est globalement mauvais pour le relais.

Une astuce que j’ai apprise il ya quelques années pour éviter que cela ne se produise consiste à mettre une diode Zener en série (évidemment dans un sens différent) avec la diode standard, cela vous permet de contrôler la tension maximale et de permettre à la bobine du relais de se décharger dans une légèrement mieux. Je me souviens que certains fabricants de relais avaient de très bonnes notes d'application à ce sujet. La dernière que j'ai vue était de Tyco mais malheureusement, je ne l'ai pas retrouvée.

Question: Quelle taille de diode de retour ai-je besoin pour ma charge inductive?

Ma réponse: Les diodes de retour sont dimensionnées en fonction de la dissipation de puissance

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

P: puissance dissipée dans la diode de retour

I: courant à l'état stationnaire traversant l'inducteur (diode de retour non conductrice)

R: résistance de la diode de retour en conduction

Preuve:

La diode de retour sera maintenue à une température constante; Les diodes ont une résistance constante à la conduction lorsqu'elles sont maintenues à une température constante. (si la température change, la résistance des diodes change également)

Maintenant, la diode conductrice se comporte comme une résistance, alors la question est la suivante: combien de puissance dois-je dissiper dans la résistance interne de ma diode?

$T = L/R$

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

$5(L/R)$$(1/2)L(I^2)$ joules est libéré cet instant. Ici, R est la résistance de la diode à retour rapide en conduction, I le courant traversant la diode à retour rapide et L est l'inductance fournissant le courant.

$P = ((1/2)L(I^2)R) / (5L)$$P = 1/10(I^2)R$. Nous savons que R est la résistance de la diode en conduction et I le courant qui traverse la diode lors de la décharge. Mais maintenant, quel est le courant de la diode pendant la décharge?

Considérons un circuit en tant que tel:

^{simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab}

R1 est la résistance interne de L1 et R2 est notre résistance de charge. D1 fonctionne comme une diode de retour, et R3 est la résistance de D1 en conduction.

Si l'interrupteur est fermé et que nous attendons pour toujours, un courant de 10 mA traverse le circuit et l'inducteur stocke une énergie de 50 µJ (50 micro Joules).

Utilisation de la théorie de la conservation de l'énergie:

Si le commutateur est ouvert, l'inducteur inverse la polarité pour tenter de maintenir le courant 10 mA. La diode de retour est polarisée en conduction et une énergie de 50μJ est dissipée par la résistance de la diode dans$5(L/R) = 500\mathrm{ms}$. La puissance dissipée dans la diode est de 50 µJ / 500 ms = 100 µW (100 micro watts).

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

Donc, pour répondre à la dernière question: le courant de diode pendant la décharge peut être considéré comme égal au courant de charge en régime permanent de 10 mA en utilisant l’équation: $P = 1/10(I^2)R$. Bien que le courant pendant la décharge inductive diminue effectivement de manière exponentielle et ne soit pas stable à 10 mA, cette simplification permettra de calculer rapidement la puissance de diode requise dans un circuit en connaissant les conditions initiales.

Bonne chance avec vos créations et n'utilisez jamais la technologie à des fins malveillantes.