¿Qué es un diodo Flyback?

Un diodo flyback no es un diodo especialmente hecho, es un diodo regular colocado junto a un dispositivo inductivo, como un relé o un soporte de puerta, por lo que el diodo protegerá el resto del circuito eléctrico del dispositivo inductivo.

Al igual que una válvula de retención con agua, un diodo conduce libremente la corriente eléctrica en una dirección y detiene el flujo de la corriente eléctrica en la otra dirección.

Está junto a un relé de CC. ¿Qué es y por qué está ahí?

Por Douglas Krantz

Alguien piensa que el Diodo Flyback es Importante

Un relé consiste en un electroimán y una armadura móvil. A medida que se mueve, la armadura abre o cierra los contactos eléctricos (contacto de apertura o ruptura).

Los fabricantes de todo el mundo gastan mucho dinero instalando estos diodos, deben pensar que son importantes.

Amortiguador: Protege los Componentes del Circuito y Reduce la Interferencia de RF a Otros Circuitos

Los electrones en movimiento en una bobina de alambre producen magnetismo y es el magnetismo el que tira de la armadura.

Un diodo flyback es en realidad un tipo de circuito de amortiguación. Un circuito de amortiguación protege el resto de los circuitos de una bobina magnética. Un circuito de amortiguación también reduce la interferencia de RF que se transmite desde el circuito.

Magnetismo

Para entender por qué el diodo protege, veamos el funcionamiento interno del relé, que podemos pensar en un electroimán.

Encendido del Relé

Voltaje, una fuerza eléctrica, empuja y tira de los electrones

Cuando el relé se enciende por primera vez, se aplica voltaje (fuerza electromotriz o EMF) a los extremos de la bobina.

EMF Empuja y Tira de Electrones

Pensar en un tren compuesto de vagones de carga (electrones), y los pequeños motores para locomotoras (fuerza electromotriz) entre cada uno de los vehículos. Los átomos que componen el cable se pueden considerar como las vías que guían el tren.

Como un tren que es empujado y tirado por locomotoras, los electrones son empujados y tirados por la fuerza electromotriz, y se mueven a lo largo del cable.

Campo Magnético de Construcción

Iniciar el movimiento de electrones no es instantáneo, aunque todo sucede tan rápido que es difícil de medir. Al igual que un tren que comienza, la fuerza electromotriz (locomotora) comienza a mover los electrones (vagones de caja), y es el movimiento de los electrones a medida que se aceleran lo que construye el campo magnético.

A medida que los electrones viajan, ponen energía en la creación de un campo magnético, tirando de la armadura del relé.

Apagado del Relé

El relé se ha encendido, el campo magnético se ha mantenido estable, y ahora se ha eliminado la fuerza electromotriz que había mantenido a los electrones en movimiento. Esperar que la corriente se detenga inmediatamente es como apagar las locomotoras del tren y esperar que el tren se detenga inmediatamente.

Intuitivamente uno pensaría que al terminar el voltaje aplicado se detiene la corriente como un grifo de agua, liberando la armadura.

No Es Tan Simple

Es una calle de doble sentido. Los electrones en movimiento crean un campo magnético; un campo magnético cambiante o colapsante mueve electrones. En otras palabras, los electrones, como el impulso acumulado en un tren en movimiento, no se pueden detener simplemente.

De acuerdo con la Primera Ley de la Termodinámica, la energía no se puede crear ni destruir, solo se puede convertir.

El Campo Magnético sigue Ahí

El campo magnético fue construido con fuerza electromotriz empujando y tirando electrones; el campo magnético devuelve la energía al tren de electrones produciendo su propia fuerza electromotriz.

Convertimos la energía eléctrica en la acumulación del campo magnético; la energía sigue ahí, incluso después de que se elimina la fuerza electromotriz (voltaje).

El Campo Magnético Colapsante es un Generador

Un generador en una planta de energía produce fuerza electromotriz moviendo imanes más allá de bobinas de alambre; la bobina de relé produce fuerza electromotriz a medida que el campo magnético colapsado se mueve más allá de los cables en la bobina.

Cuando el voltaje se apaga, debido a que los electrones están empezando a disminuir la velocidad como los vagones de ferrocarril se detienen, el campo magnético comienza a colapsar.

El Magnetismo Crea Su Propio EMF

Alimentación se alimenta de nuevo en el tren. La fuerza electromotriz generada por el campo magnético colapsado es como encender de nuevo las locomotoras del tren. Se devuelve suficiente energía a los electrones para que su movimiento mantenga el campo magnético.

Los electrones no acaba de dejar: el colapso del campo magnético pone su energía en un esfuerzo para mantener a los electrones en movimiento. Genera fuerza electromotriz en la bobina, dando a los electrones un empuje extra.

Peligro – Alto Voltaje

El voltaje producido por este generador puede ser de cientos de voltios; será lo que sea necesario para mantener los electrones en movimiento. Esto puede ser una descarga eléctrica, incluso cuando el voltaje original era de solo 12 voltios.

Este voltaje se puede ver en los terminales de la bobina del relé como un pico de voltaje inverso a corto plazo.
Incluso cuando el voltaje de encendido era de solo 12 voltios, el pico generado puede ser de cientos de voltios.

Cuanto más Rápido se Apague, Mayor será el voltaje

Así es como funciona la bobina en un automóvil. Dentro de la bobina, el campo magnético colapsa rápidamente, generando los 50,000 voltios necesarios para saltar la brecha en las bujías.

Cuanto más rápido se detienen los electrones, más rápido colapsa el campo magnético; y mayor es el pico de voltaje generado que mantiene a los electrones en movimiento.

Algo Tiene que Dar

Dentro de un circuito electrónico, este voltaje aparecerá en los terminales del relé, y desde allí se aplicará al resto del circuito.

Este voltaje se pasará a través del circuito a lo que sea que detenga la corriente.

Chispas

El voltaje en la fuerza electromotriz hace que la corriente eléctrica salte en los contactos del interruptor que originalmente apagaron la corriente. Este repentino aumento de corriente a corto plazo también producirá interferencia electromagnética (EMI), interfiriendo con otras partes del circuito y posiblemente esta EMI se transmitirá a la electrónica cercana.

Los interruptores mecánicos reciben pequeñas chispas saltando los contactos.

Agujeros

Este salto de brecha es difícil para los semiconductores; sus uniones frágiles no son rival para el alto voltaje de la fuerza electromotriz del relé.

Los semiconductores también obtienen pequeñas chispas, que perforan agujeros a través de las uniones.

¿Qué Se Puede Hacer Con Este Pico De Voltaje?

El diodo flyback mantiene los electrones moviéndose desviándolos hacia la bobina del relé. Debido a que los electrones se mantienen en movimiento, el colapso del campo magnético se ralentiza y el voltaje generado será mucho menor. Los contactos de conmutación y las uniones de semiconductores pueden manejar fácilmente estos voltajes más bajos.

El diodo flyback, como amortiguador, mantiene la corriente fluyendo a través de la bobina…
Al desviar la corriente de vuelta a la bobina, el diodo corta el pico de voltaje.

¿El Diodo Normalmente No Corta Todo El Circuito?

El diodo, tal como está instalado, está sesgado inversamente. No se conducirá cuando el relé esté encendido. No hay cortocircuito y no se desperdicia energía.

Normalmente, cuando se aplica voltaje externo a la bobina, el diodo flyback está sesgado inversamente y no conducirá ninguna corriente.

El Diodo Flyback está Sesgado Hacia Adelante Solo Mientras se Apaga el Relé

Cuando se enciende, el relé es una carga para la fuente de alimentación y conduce; el diodo está sesgado en sentido inverso y no conduce. Cuando primero apagado, el relé es un generador de voltaje; por un corto tiempo el voltaje en los contactos del relé se invierte y el flyback diodo realiza.

Durante el breve tiempo de apagado del relé, cuando se elimina el voltaje externo, el diodo está sesgado hacia adelante para mantener el pico de voltaje transitorio al mínimo.

El Diodo Flyback Protege el Circuito

El diodo flyback es un amortiguador que reduce el impacto de la tensión producida por el campo magnético colapsante de la bobina del relé.

La razón por la que los fabricantes instalan estos diodos junto a los relés de CC es porque en el momento de apagado, a medida que el campo magnético vuelve a volar, el diodo flyback protege el circuito y sus componentes del pico de voltaje dañino del relé.