Problèmes de diodes de retour et problèmes de maintien et de maintien dans ce circuit de relais

Bien que cela puisse être une question fondamentale, mais je suis toujours aux prises avec elle. Dans ce schéma, deux diodes zener D1 et D2 sont connectées dos à dos à travers la bobine de relais L1. Le BVds = -30V pour Q1. Puis-je utiliser des zéners 15 V (Vz = 15 V) pour D1 et D2 au lieu des zéners 5,1 V? La bobine ou les contacts du relais peuvent-ils être endommagés lors de la coupure du relais? Si nécessaire, j'utilise ce relais (bobine standard 5V DC).

De plus, pour réduire la consommation de courant en régime permanent de la bobine de relais, je veux utiliser le ckt RC montré ci-contre dans le schéma. Dès que Q1 s'allume, le condensateur non chargé apparaît temporairement comme un court-circuit, provoquant un courant maximal à travers la bobine du relais et fermant les contacts du relais sans claquement. Cependant, lorsque le condensateur se charge, la tension aux bornes et le courant à travers la bobine de relais diminuent. Le circuit atteint un état stable lorsque le condensateur s'est chargé au point que tout le courant à travers la bobine de relais se déplace à travers R1. Les contacts resteront fermés jusqu'à ce que la tension du variateur soit supprimée.

Quel est le meilleur endroit pour mettre cette section ckt RC marquée «A» ou «B» dans le schéma. Cela fera-t-il une différence? La section-B me semble le meilleur choix, car lorsque Q1 s'éteint, le condensateur C1 peut se décharger via R1 à travers la terre. Comment C1 se déchargera-t-il quand je placerai RC ckt à la section-A? Est-ce que j'ai râté quelque chose? Le fait de mettre ce ckt RC a-t-il des effets secondaires? Une meilleure solution?

Veuillez me corriger si je me trompe ou si je manque quelque chose?

MISE À JOUR1 le 2012-07-09:

Dites dans le schéma ci-dessus, j'ai une bobine standard 6V DC (voir la fiche technique ci-dessus), un relais de 48,5 ohms. Et prenez C1 = 10uF disons. Supposons que R1C1 ckt soit placé dans la section A du schéma ci-dessus. L'alimentation est à + 5V.

Pour une chute de 3 V (tension de maintien) sur la bobine de relais, le courant doit être de 62 mA environ. à travers la bobine. Donc, la chute à travers R1 à l'état d'équilibre est de 2 V. Pour un courant de 62mA à travers la bobine de relais à l'état stable, R1 doit être de 32,33 ohms.

Et la charge sur C1 est de 2V x 10uF = 20uC, à l'état stable.

Maintenant, dans cette fiche technique, le temps de fonctionnement est indiqué comme étant le pire des cas de 15 ms. D'après les données ci-dessus, nous avons RC = 48,5 ohms x 10 uF = 0,485 ms. Ainsi, dès que Q1 est allumé, le C1 sera presque entièrement chargé en 2,425 ms.

Maintenant, comment puis-je savoir que cette durée de 2,425 ms est suffisante pour que le relais ferme ses contacts?

De même, dès que Q1 est éteint, en raison de la contre-intensité générée et fixée à 3,3 V par zener D2 (Vz = 3,3 V) plus la chute de la diode D1 de 0,7 V, la tension aux bornes de C1 sera de -2 V + (-3,3 V - 0,7V) = -2V. Mais la charge sur C1 est toujours de 20uC. Étant donné que la capacité est constante, la charge doit donc diminuer à mesure que la tension aux bornes de C1 passe de + 2V à -2V instantanément après avoir éteint Q1.
N'est-ce pas une violation de Q = CV?

À ce stade, le courant qui traverse la bobine de relais en raison de la FEM arrière sera de 62 mA dans la même direction qu'avant la mise hors tension de Q1.

Ce courant de 62 mA chargera-t-il ou déchargera-t-il le C1? La tension aux bornes de C1 est de 6 V dès que Q1 est éteint, n'est-ce pas? Je n'ai pas compris comment les courants circuleront n / b R1, C1, D1, D2 et la bobine de relais dès que Q1 sera éteint.

Quelqu'un peut-il éclairer ces questions?

UPDATE2 le 2012-07-14:

"Le courant dans une inductance ne changera pas instantanément" - Tant qu'il y a une diode flyback D1 ( disons, D1 n'est pas zener mais un petit signal ou une diode schottky , et zener D2 est supprimé dans le schéma ci-dessus), dès Q1 est éteint, n'y aura-t-il même pas un pic actuel (pas même pour quelques usecs)?

Je demande ceci parce qu'il y a une pointe de courant, alors la quantité de courant qui circulera pendant cette pointe (disons> 500mA dans ce cas) pourrait endommager la diode de retour si j'avais sélectionné une diode avec un courant de crête avant maximal de environ 200mA environ.

62mA est la quantité de courant qui traverse la bobine de relais lorsque Q1 est activé. Ainsi, le courant traversant la bobine de relais ne dépassera-t-il jamais 62mA - même pas un instant (disons pour certains usecs) après la désactivation de Q1?

Vous pouvez placer le RC soit du côté B soit du côté A. Lorsque les composants sont placés en série, leur ordre n'a pas d'importance pour le fonctionnement.

À propos des diodes. Lorsque vous désactivez le relais, cela provoquera une tension négative (éventuellement importante) sur le drain du FET, et une diode de retour est utilisée pour limiter cette tension à une chute de diode de 0,7 V. Les diodes ne servent donc pas à protéger la bobine, mais le FET. L'utilisation des zeners permettra à cette tension d'atteindre -5,7 V ou -15,7 V si vous utilisez les zeners de 15 V. Il n'y a aucune raison de prendre des risques ici, même si le FET peut gérer -30 V. Donc, j'utiliserais simplement un redresseur ou une diode de signal, ou mieux encore une diode Schottky.

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Vous pouvez en effet utiliser un zener (combiné avec une diode commune, D1 n'a pas besoin d'être un zener) pour diminuer le temps de coupure , et Tyco le mentionne également dans cette note d'application , mais je ne lis pas comme s'ils y insistaient . Les images de portée dans le premier lien montrent une diminution spectaculaire du temps de coupure, mais qui mesure le temps entre la désactivation du relais et la première ouverture du contact, pas le temps entre la première ouverture et le retour à la position de repos, qui changer beaucoup moins.

modifier le relais 6 V et le circuit RC
Comme je le dis dans cette réponse, vous pouvez faire fonctionner un relais en dessous de sa tension nominale, et puisque sa tension de fonctionnement est de 4,2 V, la version 6 V de votre relais peut également être utilisée à 5 V. Si vous utilisez une résistance série non supérieure à 9 Ω vous aurez ce 4,2 V, et puis vous n'avez pas besoin du condensateur (gardez un œil sur la tolérance pour le 5 V!). Si vous voulez descendre plus bas, vous êtes seul; la fiche technique ne donne pas une tension de maintien indispensable. Mais disons que ce serait 3 V. Ensuite, vous pouvez utiliser une résistance série de 32 Ω et vous aurez besoin du condensateur pour activer le relais.

Le temps de fonctionnement est au maximum de 15 ms (ce qui est long), donc lorsque le condensateur se charge, la tension du relais ne doit pas descendre en dessous de 4,2 V jusqu'à 15 ms après la mise sous tension.

Maintenant, nous devons calculer le temps RC pour cela. R est le parallèle de la résistance de bobine du relais et de la résistance série (c'est la faute de Thévenin), donc c'est 19,3 Ω. ensuite

$3 V + 2 V \cdot e^{\dfrac{- 0.015 ms}{19.3 \Omega \text{ C}}} = 4.2 V$

La résolution de nous donne un minimum de 1500 µF.$\text{C}$

Re éteindre:
vous ne pouvez pas violer Q = CV, c'est la loi. Votre tension de serrage est de 3,3 V + 0,7 V = 4 V. Cela signifie que lorsque vous désactivez le FET, le côté bas du condensateur sera momentanément tiré à -4 V et remontera rapidement à 0 V. Le côté haut est 2 V plus haut, et suivra simplement cette chute de 4 V pendant que le condensateur se décharge à travers la résistance parallèle. Le condensateur ne remarquera même pas la chute. La constante de temps de décharge est de 1500 µF 32 Ω = 48 ms, puis le condensateur se déchargera à 20 mV (1% de sa valeur initiale) en 220 ms. $\times$

Le 62 mA ne chargera ni ne déchargera le condensateur. Nous appliquons souvent la loi actuelle de Kirchhoff (KCL) aux nœuds, mais cela s'applique également aux régions:

Tracez une frontière autour de C1 et R1, et vous verrez qu'il n'y a qu'un seul chemin vers le monde extérieur puisque le chemin vers le FET est coupé. Étant donné que le courant total doit être nul, il ne peut y avoir de courant via cette connexion unique. La bobine doit prendre en charge seule les 62 mA, et elle le fait en utilisant la boucle formée par les zeners.

Un relais peut être modélisé comme une inductance avec une résistance série importante. Lorsque le courant dans l'inductance atteint un certain niveau, le contact est «aspiré». Lorsque le courant tombe en dessous d'un certain niveau inférieur, le contact sera libéré.

La raison pour laquelle les diodes de retour sont nécessaires est que les inducteurs se comportent, pour utiliser une analogie mécanique, comme une "masse fluide mobile". Tout comme il n'est pas possible pour une masse physique en mouvement de s'arrêter instantanément, et la quantité de force générée par une masse en mouvement lorsqu'elle frappe quelque chose est proportionnelle à l'accélération que la chose essaie de transmettre à la masse, de même avec les inducteurs. Le courant dans une inductance ne changera pas instantanément, mais changera à la place à un taux proportionnel à la tension qui le traverse. Inversement, la tension aux bornes d'une inductance sera proportionnelle à la vitesse à laquelle les forces externes tentent de modifier la vitesse à laquelle le courant le traverse. Un appareil qui essaie d'arrêter instantanément le courant dans un inducteur n'arrivera pas à l'arrêter instantanément,

La fonction d'une diode flyback est de fournir au courant dans l'inductance un chemin autre que le transistor. Le courant va devoir continuer à circuler quelque part, au moins pendant un petit moment, et une diode de retour fournit un chemin sûr. La seule limitation avec une simple diode flyback est qu'elle peut permettre au courant de continuer à circuler "trop ​​bien". La vitesse à laquelle le courant dans l'inductance va chuter est proportionnelle à la chute de tension aux bornes de l'inductance (qui inclut la chute de tension dans la résistance en série implicite). Plus la tension aux bornes de l'inductance est faible, plus il faudra de temps pour que le courant y tombe. L'ajout d'une diode Zener en série avec la diode flyback augmentera la vitesse à laquelle le courant d'inductance diminuera et diminuera ainsi le temps avant que le relais ne s'éteigne.