Quand / pourquoi utiliseriez-vous une diode Zener comme diode de volant (sur la bobine d'un relais)?

Je viens de cogiter sur le tutoriel à http://www.electronics-tutorials.ws/io/io_5.html , et dans la discussion sur les diodes de volant, il inclut cette phrase sans autre élaboration:

Outre l'utilisation de diodes à volant pour la protection des composants semi-conducteurs, d'autres dispositifs utilisés pour la protection comprennent les réseaux RC Snubber, les varistances à oxyde métallique ou les diodes MOV et Zener.

Je peux en quelque sorte voir comment un réseau RC pourrait être nécessaire s'il s'agit d'un gros appareil et que la bobine peut donc renvoyer plus de courant que vous ne souhaitez dissiper à travers une seule diode. (Veuillez me corriger si ce n'est pas la raison.)

Je n'ai pas la moindre idée de ce qu'est un MOV donc pour le moment je l'ignorerai. :-)

J'ai lu un peu sur les diodes Zener, mais je ne comprends pas pourquoi leur tension de claquage inverse inférieure pourrait être souhaitable ici?

Edit: je suis également perplexe par le diagramme suivant du tutoriel ci-dessus:

Cela ne prendrait-il pas de tension de retour et ne la déverserait-il pas dans le réseau Vcc? Ne serait-il pas préférable d'avoir la bobine de relais entre TR1 et la masse, et la diode dissipant la tension de retour à la masse?

Le courant provenant de l'ouverture du relais ne pénètre pas du tout dans le rail Vcc. Il suit le chemin indiqué ici:

L'énergie stockée est dissipée dans la chute de diode et la résistance de bobine du relais.

Dans la configuration de diode Zener, l'énergie stockée est dissipée dans la tension Zener complète de la diode. V * I est une puissance beaucoup plus élevée, donc le courant tombera plus vite et le relais pourrait s'ouvrir un peu plus vite:

Les MOV sont différents des Zeners, mais remplissent une fonction de circuit similaire: ils absorbent l'énergie lorsque la tension dépasse un certain niveau. Ils sont utilisés pour la protection contre les surtensions, pas pour des choses de précision comme les régulateurs de tension.

La vitesse à laquelle le champ magnétique va s'effondrer dans un solénoïde, un électroaimant ou un appareil similaire lorsque l'alimentation est coupée sera proportionnelle à la tension qui peut apparaître à travers l'appareil. Si l'on actionne un solénoïde ou un relais de 12 volts avec un bouton-poussoir et aucune protection contre le retour, le relâchement du bouton peut faire apparaître des centaines ou des milliers de volts à travers la bobine jusqu'à ce que le champ s'effondre; en raison de la tension élevée sur la bobine, cependant, le champ s'effondrerait presque instantanément.

L'ajout d'une simple diode de capture empêchera toute tension significative d'apparaître sur le solénoïde ou le relais lorsqu'il est relâché. Cependant, cela entraînera également la bobine à rester magnétisée beaucoup plus longtemps qu'elle ne le ferait autrement. S'il fallait 5 ms pour que le champ magnétique dans une bobine de relais atteigne sa pleine intensité à 12 volts, il lui faudrait environ 17 fois plus de temps (soit 85 ms) pour se dissiper à travers une diode de capture. Dans certaines situations, cela pourrait être un problème. L'ajout d'autres circuits pour réduire la tension peut permettre à la bobine de se désexciter beaucoup plus rapidement.

BTW, si l'on commute de nombreux relais 12V fréquemment, je m'attendrais à ce que l'on puisse économiser une bonne quantité d'énergie en faisant charger les diodes à un capuchon et en prenant ensuite l'énergie de ce capuchon à d'autres fins. Je ne sais pas si ou où cela a été fait, mais dans quelque chose comme un flipper, il semblerait que ce soit un concept utile.

La diode zener irait normalement en série avec la diode de roue libre, cathode à cathode (pointant l'une vers l'autre). Cela provoque un effondrement plus rapide de la tension et donc le champ de la bobine s'effondrera plus rapidement et donc le relais / solénoïde s'ouvrira plus rapidement. Dans les alimentations à découpage (SMPS), il est également connu comme un amortisseur Zener.

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

Voir aussi cette question / réponse: question diode zener

Certaines de ces réponses sont confuses quant à ce qui se passe avec une simple diode. L'énergie est dissipée principalement dans Rcoil, pas dans la diode.

La clé est que lorsque vous utilisez une diode, la dissipation est une décroissance exponentielle RL (comme RC). C'est être exponentiel qui le rend si long (d'autant plus que le courant de sortie peut n'être que de 20%). Avec un zener c'est une baisse linéaire à zéro.

Cela simule un véritable relais à partir de ses valeurs de feuille de données de R et L.

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

Vous remarquerez que le temps de marche (montée actuelle) est plus long que le temps d'arrêt à l'aide d'une diode (L1, D1).

Ce n'est pas correct car l'inductance est plus grande (0,74 H) lorsque l'armature du relais est fermée (meilleur circuit magnétique) que lorsqu'elle est ouverte (0,49 H). Le temps réel de marche (avec 0,49 H) et le temps d'arrêt avec une diode sont presque les mêmes.

Les courants L2, L4 sont les mêmes, car il y a la même baisse dans les deux cas (et le même Vdrain sur le fet.

ignorer cela

^{simuler ce circuit}

Voici une note d'application sur l'utilisation de diodes normales + Zener pour protéger les composants et toujours se mettre hors tension rapidement. Il montre le temps de décroissance et les valeurs de tension pour plusieurs méthodes.