このリレー回路でのフライバックダイオードの問題とプルインおよびホールド電流の問題

これは基本的な質問かもしれませんが、私はまだそれに苦労しています。この回路図では、2つのツェナーダイオードD1とD2がリレーコイルL1の両端に背中合わせに接続されています。Q1のBVds = -30V。5.1 Vツェナーの代わりにD1およびD2に15V（Vz = 15V）ツェナーを使用できますか？リレーのターンオフ中にリレーコイルまたは接点が損傷する可能性はありますか？必要に応じて、このリレー（5V DC標準コイル）を使用しています。

また、リレーコイルの定常状態の電流消費を削減するために、回路図の脇にあるRC cktを使用したいと思います。Q1がオンになるとすぐに、充電されていないコンデンサが一時的に完全短絡として表示され、リレーコイルに最大電流が流れ、チャタリングなくリレー接点が閉じます。ただし、コンデンサが充電されると、リレーコイルの両端の電圧と電流が減少します。リレーコイルを流れるすべての電流がR1を流れるポイントまでコンデンサが充電されると、回路は定常状態になります。駆動電圧が除去されるまで、接点は閉じたままです。

このRC cktを配置するのに最適な場所-回路図で「A」または「B」とマークされたセクション。何か違いはありますか？セクションBは、Q1がオフになると、コンデンサC1がR1を介してグランドを介して放電する可能性があるため、私には最良の選択のようです。代わりにセクションAにRC cktを配置すると、C1はどのように放電しますか？ここで何か不足していますか？このRC cktを配置すると副作用がありますか？より良い解決策はありますか？

私が間違っていたり、何かが足りない場合は修正してください。

2012-07-09のUPDATE1：

上記の回路図で、6V DC標準コイル（上記のデータシートを参照）、48.5オームのリレーがあると言います。そしてC1 = 10uFと言う。上の回路図のセクションAにR1C1 cktが配置されていると仮定します。電源は+ 5Vです。

リレーコイルの3V（ホールドオン電圧）の降下の場合、電流は約62mAでなければなりません。コイルを通して。したがって、定常状態でのR1の電圧降下は2Vです。定常状態でリレーコイルを流れる電流が62mAの場合、R1は32.33オームでなければなりません。

また、C1の充電は、定常状態で2V x 10uF = 20uCです。

今では、このデータシート、時間が動作 15msの最悪のケースのように与えられています。上記のデータから、RC = 48.5ohm x 10uF = 0.485 msになります。したがって、Q1がオンになるとすぐに、C1は2.425 msでほぼ完全に充電されます。

ここで、この2.425 msの期間がリレーが接点を閉じるのに十分であることをどのようにして知ることができますか？

同様に、Q1がオフになるとすぐに、逆起電力が生成され、ツェナーD2（Vz = 3.3V）とダイオードD1の電圧降下0.7Vによって3.3Vにクランプされるため、C1両端の電圧は-2V +（-3.3 V-0.7V）= -2V。しかし、C1の充電はまだ20uCです。静電容量は一定であるため、C1の両端の電圧がQ1をオフにした直後に+ 2Vから-2V​​に減少すると、電荷が減少する必要があります。
Q ＝ CV違反ではないですか？

この時点で、逆起電力によりリレーコイルを流れる電流は、Q1をオフにする前と同じ方向に62mAになります。

この62mAの電流はC1 を充電または放電しますか？Q1がオフになるとすぐに、C1の両端の電圧は6Vになりますか？Q1がオフになるとすぐに、R1、C1、D1、D2とリレーコイルの電流がどのように流れるかわかりませんでした。

誰かがこれらの問題に光を当てることができますか？

2012-07-14のUPDATE2：

「インダクターの電流は瞬時に変化しません」-フライバックダイオードD1がある間（たとえば、D1はツェナーではなく小信号またはショットキーダイオードであり、上の回路図ではツェナーD2が削除されています）、Q1と同時にがオフになっている場合、現在のスパイクはありませんか？

私はこのbecozに質問しています。電流スパイクがある場合、このスパイク中に流れる電流の量（この場合は500mA以上）は、最大ピーク順方向電流定格のダイオードを選択した場合、フライバックダイオードに損傷を与える可能性があります。約200mA程度のみ。

62mAは、Q1がオンのときにリレーコイルを流れる電流の量です。だから、リレーコイルに流れる電流はなりん（一部USECSのために言って）ない一瞬でも- 62ミリアンペアを超えない後 Q1がオフになっていますか？

RCはB側またはA側に配置できます。コンポーネントが直列に配置されている場合、それらの順序は機能上重要ではありません。

ダイオードについて。リレーをオフにすると、FETのドレインに（おそらく大きな）負の電圧が発生し、フライバックダイオードを使用して、その電圧を0.7 Vのダイオードドロップに制限します。したがって、ダイオードはコイルを保護するのではなく、FETを保護する役割を果たします。15 Vツェナーを使用する場合、ツェナーを使用すると、この電圧は-5.7 Vまたは-15.7 Vになります。FETが-30 Vを処理できる場合でも、ここでリスクを冒す理由はありません。したがって、私は、整流器または信号ダイオード、あるいはより良いショットキーダイオードを使用するだけです。

コメントを編集します。
実際にツェナー（一般的なダイオードと組み合わせ、D1はツェナーである必要はありません）を使用してスイッチオフ時間を短縮できます。Tycoもこのアプリケーションノートで言及していますが、私は読みません彼らがそれを主張するかのように。最初のリンクのスコープ画像は、スイッチオフ時間の劇的な減少を示していますが、これはリレーを非アクティブにしてから接点が最初に開くまでの時間を測定し、最初に開いてから静止位置に戻るまでの時間ではありません。はるかに少ない変更。

6 VリレーとRC回路を編集しますこの回答で
言ったように、リレーを定格電圧以下で動作させることができます。動作電圧は4.2 Vなので、6 Vバージョンのリレーは5 Vでも使用できます。 9Ω以下の直列抵抗を使用すると、その4.2 Vとなり、コンデンサは不要になります（5 Vの許容誤差に注意してください）。低くしたい場合は、自分で行ってください。データシートは保持電圧を与えていません。しかし、これが3 Vであるとしましょう。32Ωの直列抵抗を使用でき、リレーをアクティブにするためにコンデンサが必要になります。

動作時間は最大15 ms（長い）です。コンデンサが充電されるため、スイッチオンから15 msまでリレー電圧が4.2 Vを下回ってはなりません。

次に、そのためのRC時間を計算する必要があります。Rはリレーのコイル抵抗と直列抵抗の並列（それがテブナンの欠点です）なので、19.3Ωです。その後

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

を解くと、最小で1500 µFになります。$\text{C}$

再びオフにする：
Q = CVに違反することはできません。それは法律です。クランプ電圧は3.3 V + 0.7 V = 4 Vです。つまり、FETをオフに切り替えると、コンデンサのローサイドが瞬間的に-4 Vに引き下げられ、すぐに再び0 Vに上昇します。ハイサイドは2です。 Vが高くなり、コンデンサが並列抵抗を介して放電している間、4 Vの電圧降下に従うだけです。コンデンサは低下に気づくことすらありません。放電時定数は1500 µF 32Ω= 48 msであり、コンデンサは220 msで20 mV（初期値の1％）まで放電します。 $\times$

62 mAはコンデンサを充電も放電もしません。キルヒホフの現行法（KCL）をノードに適用することがよくありますが、リージョンにも適用されます。

C1とR1の周りに境界を描画します。FETへの道が遮断されているため、外界へのパスは1つしかないことがわかります。合計電流はゼロでなければならないので、その固有の接続を介して電流を流すことはできません。コイルはそれ自体で62 mAを処理する必要があり、ツェナーによって形成されたループを使用して処理します。

リレーは、大きな直列抵抗を持つインダクタとしてモデル化できます。インダクタの電流が特定のレベルに達すると、接点が「引き込まれ」ます。電流が特定の低いレベルを下回ると、接点が解放されます。

フライバックダイオードが必要な理由は、機械的なアナロジーを使用するために、インダクターが「可動流体質量」として動作するためです。移動する物理的なマスが瞬時に停止することは不可能であり、移動するマスが何かにぶつかったときに生成される力の量は、物がマスに伝えようとする加速度に比例するため、インダクターでも同様です。インダクタの電流は瞬間的には変化しませんが、代わりにインダクタの両端の電圧に比例した速度で変化します。逆に、インダクタの両端の電圧は、外力が電流を流す速度を変化させようとする速度に比例します。インダクタの電流を瞬時に停止しようとするデバイスは、それを瞬時に停止することができません、

フライバックダイオードの機能は、インダクターに電流をトランジスター以外の経路で提供することです。電流は、少なくともしばらくの間、どこかに流れ続ける必要があり、フライバックダイオードは安全な経路を提供します。単純なフライバックダイオードの1つの制限は、電流が「流れすぎる」ことを続ける可能性があることです。インダクタの電流が低下する速度は、インダクタ両端の電圧降下（暗黙の直列抵抗の電圧降下を含む）に比例します。インダクタの両端の電圧が低いほど、インダクタの電流が低下するまでの時間が長くなります。フライバックダイオードと直列にツェナーダイオードを追加すると、インダクタ電流の減少率が増加し、リレーがオフになるまでの時間が短縮されます。