モーターまたはトランジスタでのフライバックまたはスナバダイオードの正しい使用方法

フライバックまたはスナバダイオードがトランジスタのCE端子間に配置されているいくつかの回路図を見ると（右の構成）、フライバックがコイル端子に配置されていると通常見られるもの（左の構成）ではありません。

これらのうち「正しい」ものはどれですか？または、それぞれに別の目的がありますか？

注として、ダイオードは通常、BJTまたはMosfetの内部ボディダイオードではなく、外部1N400xタイプダイオード（TIP120ダーリントン上）としてリストされています。

最後に、両方のダイオードを備えたいくつかの回路図を見てきました。1つはコイルに、もう1つはCE端子にあります。その場合、回路に実際に影響を与えることなく、単に冗長であると思いますが、それは間違った仮定ですか？

^{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}

答え/なぜあなたは（リレーのコイルに）フライホイールダイオードとしてツェナーダイオードを使用する場合は？上記の左側の構成で通常のダイオードを表示し、右側の構成でツェナーダイオードを表示することで、これに少し触れます。それは反対が真実ではないと言っていない（またはなぜ）第2部として、ツェナーは左側の構成で動作し、通常のダイオードは右側の構成で動作しますか？もしそうなら、それはそれがどのように動作するかをどのように変えますか？

回路の動作を考慮してください。

トランジスタがオンのとき、回路が描かれているときに電流がコイルを上から下に向かって流れ、トランジスタをオフにします。コイルの電流はまだ流れたいです。

左側の回路では、この電流はダイオードを介してVccに戻ることができます。コイルの電圧は逆方向になり、ダイオードによって制限され、電流は安全にゼロに減衰できます。

右側の回路では、ダイオードは役に立ちません。コイルを流れる電流により、コレクターの電圧がトランジスタ（またはダイオード）が破壊されて導通し始めるポイントまで強制的に上昇します。この時点で、コイルの電流が減衰し始める可能性がありますが、故障したトランジスタ（またはダイオードではない可能性が高い）のエネルギーが過剰になり、トランジスタが死ぬ可能性があります。ここでツェナーダイオードが機能することに注意してください。これは、コイルの電圧を反転させて、電流をゼロまで減衰させながら、トランジスタ全体の電圧を安全な値に制限できるためです。

コイルの両端の電圧をより高い電圧に反転させることは、電流がより速く減衰することを意味することに注意する必要があります。これは、右側の回路にツェナーまたは左側のダイオードに直列に複数のダイオードが見られる場合があるためです。

ツェナーは両方で動作しますが、ダイオードは動作しません

ツェナー。

左側では、ダイオードが機能するだけです（ある程度の電源クランプがあります。）右側では、コイルを急速に放電します（正しく評価されている場合-tvs）

ダイオード

左の場合は、通常のチョッパーになり、自由なホイールパスが使用されます。右側には、死んだトランジスタがあります

後者はおそらく正しいことはできません。誘導電流は元の電流と同じ方向に流れ、逆バイアス接合ダイオードは役に立ちません。ほぼ無限大の抵抗にかかる電流から生じる電圧は、そもそもトランジスターに損傷を与えるものです（ツェナーは、電圧が所定の最大値に達すると電流が流れるようにすることで機能します）。このような構成でスイッチをオフにした後もトランジスタが動作しているのは、運が悪いことです。

インダクタは、電流経路が遮断されているため、高電圧ピークを引き起こしています。電流は新しい経路を見つけようとし、それが見つかるまで電圧を上げます。最良の代替

左の回路は2つのうちの最良のもので、ソースの電圧スパイクを抑制します。インダクタ両端の電圧が上昇すると、回路内でエネルギーがすべて消費されるまでダイオードが導通し始めます。

正しい回路は同じことを試みますが、低インピーダンス経路を持つ電源に依存しています。これは常に真実であるとは限らず、一部の電圧レギュレータは出力に逆電流が供給されることを嫌います。悪い選択肢。

ツェナーまたはMOVの代替品には、正しい回路と同じ問題があり、電源を通る低インピーダンスパスに依存しています。悪い選択肢。

私は個人的には、この使用に1N400xが嫌いです。かなり遅いからです。小電流（<100mA）の場合、1N4148のほうがはるかに高速です。より大きな電流については、インターネット上のさまざまな選択ガイドの1つを確認します。

次の2つの理由から、左側の回路を使用する必要があります（標準ダイオードまたはダイオード+ツェナーコンボを使用している場合）。

1. 一部の電源（実際にはほぼすべての線形安定化電源）は電流をシンクできないため、2番目の回路はそれを要求します。電源にシンクできない場合にシンクを要求しようとすると、出力電圧が制御されない方法で上昇し、電源やそれに接続されている他のものに損傷を与える可能性があります。

2. 電源が電流をシンクできる場合でも、ループ領域が、dI / dtターンオフトランジェントははるかに小さく保たれる電源とバック。これは、結果として生じるEMIが大きくなるため、逆起電力をかなりの値にクランプする場合に特に重要です。

コイル通電電流の高速ターンオフによって発生する逆起電力により、コイルの磁場が急速に崩壊し、コイルが充電または飽和した電流と等しい逆電流が誘導されます。この負の電流は、負の電圧が発生する抵抗経路を通過します。

スイッチング素子に与えられるその危険性は、コイル全体の逆並列フリーホイールダイオードで迅速かつ決定的に対処するのが最善です。

これにより、EMI放射経路の長さが短縮され、コイルとダイオードの間に問題が残るため、分析が簡素化されます。それだけで、駆動トランジスタの接合部への不必要な逆電圧破壊ストレスを回避し、トランジスタの破壊スレッショルドと一致しようとする派手なツェナー選択を回避したり、コイルとツェナー間で発生する電力の拡散を心配したり、スイッチング特性、デューティサイクル、飽和電流などに依存する

フリーホイールダイオードでは、コイル/コアの最大飽和電流に順方向バイアスダイオードのドロップを掛けた場合に消費される電力のみが心配する必要があります。第二に、スナビングによってコイルが加熱される場合、コイルは少なくとも同じくらい、通常は通電されることでさらに加熱されます。スナビングは、エネルギーが供給された時間にわたって消費した電力より多くのエネルギーを消費することはできません。

ダイオードPIVは、非常に高い電源電圧と非常に長く、高抵抗のコイルという逆の場合にのみ重要です。

ダイオードでの電力消費がまったく懸念される場合は、デューティサイクルも考慮することができます。これにより、ヒートシンクまたは少なくとも計算された最大Pdと同じ高さの一定のPd定格が回避される可能性があります。

一般的に、シンプルは美しいです。スイッチング損失を最小限に抑え、スイッチングループで最も高価なコンポーネント（通常はスイッチ自体）を最大限に活用するためにコンポーネントをできるだけ一致させようとすると、スナバの複雑さがさらに発生します。スイッチドループの高価なコンポーネント、およびEMCの維持。

より詳細なスナバ解析は、一般に、費用対効果の高い大量生産製品を最大化するためのDFM（製造用設計）の改良であり、熱管理は半導体デバイスの長期的な故障率を定義するため、常に信頼性をバランスに置きます。

プロトタイピングの場合、フリーホイールダイオードは、その選択に含まれる用語の数が最も少なく、最も直接的なアプローチです。

VCCを介して提示される容量は、ACの観点から、左側の図のダイオードのカソードがトランジスタのエミッタに効果的に接続されることを意味します。したがって、左図と右図の両方で提供される保護にほとんど違いがないように見えます。ドリアン・ストーンハウス氏。