リレー用のフライバックダイオードの選択方法

ダイオードは、リレーがオフになったときに他のコンポーネントへの損傷を防ぐために、リレーコイル（逆極性）と並列に配置されます。

オンラインで見つけた回路図の例を次に示します。

5Vのコイル電圧と10Aの接点定格のリレーの使用を計画しています。

電圧、電流、スイッチング時間など、ダイオードに必要な仕様を決定するにはどうすればよいですか？

最初に、コイルがオンのときのコイル電流を決定します。これは、コイルがオフになったときにダイオードを流れる電流です。リレーでは、コイル電流は79.4 mAと表示されます。少なくとも79.4 mAの電流用のダイオードを指定します。あなたの場合、1N4001の電流定格は要件をはるかに超えています。

ダイオードの逆電圧定格は、少なくともリレーコイルに印加される電圧でなければなりません。通常、設計者は逆評価に十分な準備をします。アプリケーションの50ボルトのダイオードで十分です。再び1N4001が仕事をします。

また、1N4007（単一購入数量）の価格は同じですが、定格は1000ボルトです。

1. 必要な電圧は、コイルの公称電圧です。これが適用されるためです。安全のために2倍にしてください。

2. 電流要件は、公称コイル電流です。

3. リレーコイルは、たとえばPWMモータードライブと比較してオン/オフが頻繁に行われないため、おそらく速度は考慮されていません。

あなたの場合、1N4001はおそらくうまく動作します。

物事は必ずしも見た目ほど単純ではありませんが、リレーの場合はアプリケーションに大きく依存します。ダイオードは、スイッチングトランジスタと電源を保護する安全な放電経路を提供しますが、特定のアプリケーションではいくつかの問題を引き起こす可能性があります。クロージャーのリレーは接点で小さな溶接を形成する可能性があり、そこにダイオードを配置することにより、本質的にリレーが全力で開くのを防ぎます。これにより、接点がわずかに長く「くっつく」可能性があり、全体としてはリレーに悪影響を及ぼします。

それを防ぐために数年前に学んだトリックは、ツェナーダイオードを通常のダイオードと直列に（明らかに異なる方向に）配置することでした。これにより、最大電圧を制御し、リレーのコイルを少し良い方法。リレーメーカーの中にはこれに関してかなり良いアプリケーションノートがあったことを思い出します。最後に見たのはTycoからのものでしたが、残念なことに再び見つけることができませんでした。

質問：誘導負荷にはどのサイズのフライバックダイオードが必要ですか？

私の答え：フライバックダイオードは電力消費に基づいてサイズが決められます

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

P：フライバックダイオードで消費される電力

I：インダクタを流れる定常電流（フライバックダイオードは非導通）

R：導通時のフライバックダイオードの抵抗

証明：

フライバックダイオードは一定の温度に保持されます。ダイオードは、一定の温度に保たれると、導通時に一定の抵抗を持ちます。（温度が変化すると、ダイオードの抵抗も変化します）

ここで、伝導ダイオードは抵抗として動作するため、質問は次のようになります。ダイオードの内部抵抗で消費する電力はどれくらい必要ですか。

直列RL曲線を観察すると、インダクタは5つの時定数で放電または充電され、1つの時定数はインダクタンスを直列抵抗で割った値（）に等しいことがわかります。$T = L/R$

数人の数学者は、インダクタに保存されているエネルギーはます。ここで、Eはジュール、Lはヘンリーです。彼らはまた、電力は1秒あたりのエネルギーであると述べました（）。ここで、電力はワット単位です。
$E = (1/2)L(I^2)$$P = E/time$

物理学の理解が機能している場合...インダクタが放電する時間は秒で、ジュールの蓄積エネルギーが放出されますその時。ここで、Rは導通しているフライバックダイオードの抵抗、Iはフライバックダイオードを流れる電流、Lは電流を供給するインダクタンスです。$5(L/R)$$(1/2)L(I^2)$

パワーについて解くと、非常に興味深いことが起こります... ここで、Lは相殺され、。Rは導通中のダイオードの抵抗であり、Iは放電中にダイオードを流れる電流であることを知っています。しかし、今、放電中のダイオード電流は何ですか？$P = ((1/2)L(I^2)R) / (5L)$$P = 1/10(I^2)R$

そのような回路を考えてみましょう：

^{この回路のシミュレーション – CircuitLabを使用して作成された回路図}

R1はL1の内部抵抗、R2は充電抵抗です。D1はフライバックダイオードとして機能し、R3はD1の導通時の抵抗です。

スイッチが閉じて永遠に待機すると、回路に10mAの電流が流れ、インダクタは50μJ（50マイクロジュール）のエネルギーを蓄積します。

エネルギー保存理論の使用：

スイッチが開いている場合、インダクタは極性を反転させて10mAの電流を維持しようとします。フライバックダイオードは導通状態にバイアスされ、のダイオード抵抗を介して50μJのエネルギーが消費されます。ダイオードで消費される電力は、50μJ/ 500ms =100μW（100マイクロワット）です。$5(L/R) = 500\mathrm{ms}$

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

したがって、最後の質問に答えるには、放電中のダイオード電流は、方程式を使用する場合、10mAの定常状態充電電流に等しいと考えることができます。誘導放電中の電流は実際に指数関数的に減少し、安定した10mAではありませんが、この単純化により、初期条件を知ることで回路内の必要なダイオード電力を迅速に計算できます。$P = 1/10(I^2)R$

あなたのデザインに幸運を祈ります。邪悪な目的でテクノロジーを使用しないでください。