Hvad er en Flyback Diode?

en flyback-diode er ikke en specielt fremstillet diode, det er en almindelig diode placeret ved siden af en induktiv enhed som et relæ eller dørholder, så dioden beskytter resten af det elektriske kredsløb fra den induktive enhed.

som en kontraventil med vand leder en diode frit elektrisk strøm i den ene retning og stopper den elektriske strøm fra at strømme den anden retning.

det er ved siden af et DC-relæ. Hvad er det, og hvorfor er det der?

af Douglas

nogen mener, at Flyback-dioden er vigtig

et relæ består af en elektromagnet og en bevægelig armatur. Når den bevæger sig, åbner eller lukker ankeret elektriske kontakter (gør eller bryder kontakt).

producenter over hele verden bruger gode penge på at installere disse dioder, de må tro, at de er vigtige.

Snubber-beskytter kredsløbskomponenterne og reducerer RF-interferens til andre kredsløb

flytning af elektroner i en trådspole producerer magnetisme, og det er magnetismen, der trækker ankeret.

en flyback diode er faktisk en type snubber kredsløb. En snubber kredsløb beskytter resten af kredsløbet fra en magnetisk spole. Et snubber kredsløb reducerer også RF-interferens, der transmitteres fra kredsløbet.

magnetisme

for at forstå, hvorfor dioden beskytter, lad os se på relæets indre arbejde, som vi kan tænke på som elektromagnet.

relæ tænder

spænding, en elektrisk kraft, skubber og trækker på elektronerne

når relæet først tændes, påføres spænding (elektromotorisk kraft eller EMF) på enderne af spolen.

EMF skubber og trækker elektroner

tænk på et tog bestående af kassevogne (elektroner) og små lokomotivmotorer (elektromotorisk kraft) mellem hver af bilerne. Atomerne, der udgør ledningen, kan betragtes som sporene, der styrer toget.

som et tog, der skubbes og trækkes af lokomotiver, skubbes elektroner og trækkes af den elektromotoriske kraft og bevæger sig langs ledningen.

opbygning af magnetfelt

at starte bevægelsen af elektroner er ikke øjeblikkelig, selvom det hele sker så hurtigt, er det svært at måle. Som et tog, der starter, begynder den elektromotoriske kraft (lokomotiv) at flytte elektronerne (kassevogne), og det er bevægelsen af elektronerne, når de fremskynder, der bygger magnetfeltet.

når elektronerne bevæger sig, sætter de energi i at skabe et magnetfelt, der trækker i relæets armatur.

relæ slukker

relæet er tændt, magnetfeltet har været stabilt, og nu fjernes den elektromotoriske kraft, der havde holdt elektronerne i bevægelse. At forvente, at strømmen straks stopper, er som at slukke for toglokomotiverne og forvente, at toget straks stopper.

intuitivt skulle man tro, at afslutningen af den påførte spænding stopper strømmen som en vandhane og frigiver ankeret.

det er ikke så simpelt

det er en tovejs gade. Bevægelige elektroner skaber et magnetfelt; et skiftende eller sammenfaldende magnetfelt bevæger elektroner. Med andre ord kan elektronerne, som det momentum, der er opbygget i et bevægeligt tog, ikke bare stoppes.

i henhold til termodynamikens første lov kan energi ikke oprettes eller ødelægges, den kan kun konverteres.

magnetfeltet er der stadig

magnetfeltet blev bygget med elektromotorisk kraft, der skubber og trækker elektroner; magnetfeltet returnerer energien til toget af elektroner ved at producere sin egen elektromotoriske kraft.

vi konverterede elektrisk energi til opbygning af magnetfeltet; energien er der stadig, selv efter at den elektromotoriske kraft (spænding) er fjernet.

det kollapsende magnetfelt er en Generator

en generator i et kraftværk producerer elektromotorisk kraft ved at flytte magneter forbi trådspoler; relæspolen producerer elektromotorisk kraft, når det kollapsende magnetfelt bevæger sig forbi ledningerne i spolen.

når spændingen er slukket, fordi elektronerne begynder at bremse som jernbanevogne, der kører til et stop, begynder magnetfeltet at kollapse.

magnetismen skaber sin egen EMF

strømmen føres tilbage til toget. Den genererede elektromotoriske kraft produceret af det kollapsende magnetfelt er som at tænde toglokomotiverne igen. Nok energi gives tilbage til elektroner, at deres bevægelse vil holde magnetfeltet.

elektronerne stopper ikke bare: det kollapsende magnetfelt sætter sin energi tilbage i et forsøg på at holde elektronerne i bevægelse. Det genererer elektromotorisk kraft i spolen, hvilket giver elektronerne noget ekstra skub.

fare – højspænding

spændingen produceret af denne generator kan være hundreder af volt; det vil være hvad det kræver for at holde elektronerne i bevægelse. Dette kan være ret elektrisk stød, selv når den oprindelige spænding kun var 12 volt.

denne spænding kan ses på terminalerne på relæspolen som en kortvarig, omvendt spændingsspids.
selv når tændingsspændingen kun var 12 volt, kan den genererede spids være hundreder af volt.

jo hurtigere slukke, jo større spænding

Sådan fungerer spolen i en bil. Inde i spolen kollapser magnetfeltet hurtigt og genererer de 50.000 volt, der er nødvendige for at springe hullet i tændrørene.

jo hurtigere elektronerne stoppes, jo hurtigere kollapser magnetfeltet; og jo større den genererede spændingsspids holder elektronerne i bevægelse.

noget skal Give

inde i et elektronisk kredsløb vises denne spænding på relæets terminaler og derfra påføres resten af kredsløbet.

denne spænding vil blive ført gennem kredsløbet til det, der stopper strømmen.

Sparks

spændingen i den elektromotoriske kraft får elektrisk strøm til at springe hul i kontaktkontakterne, der oprindeligt slukkede for strømmen. Denne pludselige kortvarige strømstød vil også producere elektromagnetisk interferens (EMI), der forstyrrer andre dele af kredsløbet, og muligvis overføres denne EMI til nærliggende elektronik.

mekaniske afbrydere får små gnister hoppe kontakterne.

huller

dette Spring-The-gap er hårdt på halvledere; deres skrøbelige kryds er ingen match for højspændingen i relæets elektromotoriske kraft.

halvledere får også små gnister, som slår huller gennem krydsene.

Hvad Kan Der Gøres Ved Denne Spændingsspids?

flyback-dioden holder elektronerne i bevægelse ved at skifte dem tilbage i relæspolen. Fordi elektronerne fortsætter med at bevæge sig, sænkes magnetfeltets sammenbrud, og den genererede spænding vil være meget lavere. Kontaktkontakter og halvlederkryds kan nemt håndtere disse lavere spændinger.

flyback-dioden, som en snubber, holder strømmen gennem spolen…
ved at skifte strømmen tilbage i spolen shorts dioden spændingsspidsen ud.

Afbryder dioden normalt ikke hele kredsløbet?

dioden, som installeret, er omvendt forspændt. Det vil ikke udføre, når relæet er tændt. Der er ingen kortslutning og ingen energi er spildt.

normalt, når ekstern spænding påføres spolen, er flyback-dioden omvendt forspændt og vil ikke lede nogen strøm.

Flyback-dioden er kun forudindtaget, mens relæet slukkes

når det er tændt, er relæet en belastning på strømforsyningen og udfører; dioden er omvendt forspændt og udfører ikke. Når relæet først er slukket, er relæet en spændingsgenerator; i kort tid vendes spændingen på relækontakterne, og flyback-dioden udfører.

i løbet af relæets korte slukketid, når ekstern spænding fjernes, er dioden fremad forspændt for at holde den forbigående spændingsspids til et minimum.

Flyback-dioden beskytter kredsløbet

flyback-dioden er en snubber, hvilket reducerer virkningen af spændingen produceret af relæspoleens sammenfaldende magnetfelt.

årsagen til, at producenterne installerer disse dioder ved siden af DC-relæer, skyldes, at flyback-dioden beskytter kredsløbet og dets komponenter mod relæets skadelige spændingsspids, når magnetfeltet flyver tilbage.

Af Douglas Krant

Tjek Det Ud