Vendo alguns esquemas em que o diodo flyback ou snubber foi colocado nos terminais CE do transistor (Configuração Direita), em vez do que eu normalmente via como o flyback sendo colocado nos terminais da bobina (Configuração Esquerda).
Quais destes são "corretos"? Ou cada um tem um propósito separado?
Como observação, os diodos são normalmente listados como diodos externos do tipo 1N400x (no TIP120 Darlingtons), não como o diodo interno do corpo do BJT ou do Mosfet.
Nota final, eu vi alguns esquemas que possuem os dois diodos, um na bobina e outro nos terminais CE. Suponho que alguém seja apenas redundante sem realmente afetar o circuito nesse caso, isso é uma suposição errada?
simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab
A resposta para Quando / por que você usaria um diodo Zener como diodo do volante (na bobina de um relé)? toca um pouco nisso, mostrando um diodo regular na configuração esquerda acima, enquanto mostra um diodo Zener na configuração correta. Não diz que o oposto não é verdadeiro ( ou por que ) Então, como uma segunda parte , um Zener pode trabalhar na configuração esquerda e um diodo regular na configuração correta? Se sim, como isso muda a maneira como funciona?
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Respostas:
Considere a operação do circuito.
Quando o transistor está ligado, a corrente flui na bobina de cima para baixo à medida que o circuito é desenhado, agora o transistor é desligado. A corrente na bobina ainda quer fluir.
Agora, para o circuito à esquerda, esta corrente pode retornar a Vcc através do diodo, a tensão na bobina inverte a direção e é limitada pelo diodo que a corrente pode decair para zero com segurança.
Para o circuito à direita, o diodo não ajuda. A corrente que flui na bobina forçará a tensão no coletor a subir até o ponto em que o transistor (ou possivelmente o diodo) quebra e começa a conduzir. Nesse ponto, a corrente pode começar a se deteriorar na bobina, mas a energia no transistor quebrado (ou diodo menos provável) será excessiva e poderá resultar na morte dos transistores. Observe que um diodo zener aqui funcionará porque você permite que a tensão na bobina reverta, para que a corrente decaia para zero e limita a tensão no transistor a um valor seguro.
Deve-se notar que permitir que a tensão na bobina reverta para uma tensão mais alta significa que a corrente pode decair mais rapidamente e é por isso que às vezes você vê um zener no circuito direito ou mais de um diodo em série no esquerdo.
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Um zener pode funcionar nos dois, mas um diodo não
Um zener.
Para a esquerda, funcionaria apenas um diodo (com alguns grampos de alimentação ..) Para a direita descarregaria rapidamente a bobina (se classificada corretamente - tvs)
Um diodo
À esquerda, será um helicóptero normal com um percurso de roda livre. Para a direita você tem um transistor morto
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O último não pode estar correto. A corrente induzida flui na mesma direção que a corrente original e um diodo de junção com polaridade inversa não ajuda. A tensão que se acumula a partir dessa corrente através da resistência agora quase infinita é o que danifica o transistor em primeiro lugar (o Zener funciona, permitindo que a corrente flua além quando a tensão atinge um determinado máximo). Que o transistor ainda esteja operacional após o desligamento dessa configuração é uma sorte.
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O indutor está causando um pico de alta tensão porque o caminho da corrente é interrompido. A corrente tentará encontrar um novo caminho e, até encontrar, aumenta sua voltagem. Melhor alternativa
O circuito esquerdo é o melhor dos dois, suprime o pico de tensão na fonte. Se a tensão no indutor aumentar, o diodo começará a conduzir até que toda a energia seja dissipada no circuito.
O circuito correto tenta fazer a mesma coisa, mas depende da fonte de alimentação com um caminho de baixa impedância. Isso nem sempre é verdade e alguns reguladores de tensão não gostam que a corrente reversa seja alimentada em sua saída. Alternativa ruim.
A alternativa zener ou MOV sofre do mesmo problema que o circuito correto, depende de um caminho de baixa impedância através da fonte de alimentação. Alternativa ruim.
Pessoalmente, não gosto de 1N400x para esse uso, porque é bastante lento. Para correntes pequenas (<100mA), prefiro um 1N4148 que é muito mais rápido. Para correntes maiores, eu verificaria um dos vários guias de seleção na Internet.
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Você deseja usar o circuito à esquerda (se estiver usando um diodo padrão ou um diodo + combinação Zener) por dois motivos:
Algumas fontes de alimentação (praticamente todas as fontes lineares reguladas, na verdade) não podem afundar a corrente, o que o segundo circuito pede que façam. Se você tentar pedir que o suprimento afunde quando não puder, a tensão de saída aumentará de maneira descontrolada, potencialmente danificando o suprimento e qualquer outra coisa conectada a ele.
Mesmo que a fonte possa diminuir a corrente, o circuito esquerdo ainda é superior porque a área do loop para o dI / dt desliga o transiente é mantida muito menor, impedindo que ele emita tanto EMI quanto faria se fosse todo o caminho para a fonte de alimentação e vice-versa. Isso é especialmente importante se você estiver prendendo o EMF de volta em um valor significativo, pois o EMI resultante será maior nesse caso.
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O back-EMF incorrido por um rápido desligamento da corrente de energização da bobina causa um rápido colapso do campo magnético da bobina, induzindo assim uma corrente reversa igual e oposta à corrente na qual a bobina carregou ou saturou. Essa corrente negativa seguirá os caminhos resistivos através dos quais uma tensão negativa resultará.
Esse perigo apresentado ao elemento de comutação é melhor enfrentado de maneira rápida e decisiva com um diodo anti-paralelo de roda livre na bobina.
Isso reduz o comprimento do caminho de radiação EMI e simplifica a análise, mantendo o problema entre a bobina e o diodo. Isso, por si só, evita qualquer estresse desnecessário de quebra de tensão reversa na junção do transistor acionador, além de evitar a seleção sofisticada de zener para tentar corresponder ao limiar de quebra do transistor ou se preocupar em espalhar a energia incorrida entre uma bobina e um zener, tudo isso sendo dependente das características de comutação, ciclo de trabalho, corrente de saturação etc., etc.
Com um diodo de roda livre, a única energia com a qual você precisa se preocupar é a energia dissipada, dada a corrente de saturação máxima da bobina / núcleo vezes a queda do diodo com polarização direta. Em segundo lugar, se a bobina aquecer ao ser desprezada, será aquecida pelo menos tanto quanto, tipicamente mais, ao ser energizada; o desprezo não pode dissipar mais energia do que a energia que dissipou ao longo do tempo em que foi energizado.
O diodo PIV só pode importar no caso perverso de uma tensão de alimentação muito alta e uma bobina muito longa e altamente resistiva.
Se a dissipação de energia no diodo é uma preocupação, o ciclo de trabalho também pode ser considerado, pois isso pode evitar o afundamento de calor ou uma classificação de Pd constante pelo menos tão alta quanto o Pd máximo calculado.
Em geral, simples é bonito; Geralmente, ocorrem complexidades adicionais do amortecedor ao tentar minimizar as perdas de comutação e combinar os componentes o mais próximo possível para aproveitar ao máximo o componente mais caro do loop comutado - geralmente o próprio comutador - enquanto minimiza o custo de todos os outros, menos componentes caros no loop comutado e manutenção da EMC.
Uma análise de amortecedor mais detalhada geralmente é um refinamento DFM (design for manufacturing) para maximizar um produto econômico e produzido em massa, que invariavelmente coloca a confiabilidade em equilíbrio, já que o gerenciamento térmico define a taxa de quebra de longo prazo em dispositivos semicondutores.
Para a prototipagem, o diodo de roda livre envolve o menor número de termos em sua seleção e é a abordagem mais direta.
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A capacitância apresentada através do VCC significa que, do ponto de vista da CA, o cátodo do diodo no diagrama esquerdo está efetivamente conectado ao emissor do transistor. Parece, portanto, que há pouca diferença na proteção fornecida nos diagramas da mão esquerda e da mão direita. Sr. Dorian Stonehouse.
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