Проблемы с диодами с обратной связью и проблемы с тягой и удержанием тока в этой цепи реле

Хотя это может быть основным вопросом, но я все еще борюсь с этим. На этой схеме два стабилитрона D1 и D2 подключены друг к другу через катушку реле L1. BVds = -30V для Q1. Могу ли я использовать стабилитроны 15 В (Vz = 15 В) для D1 и D2 вместо стабилитронов 5,1 В? Будут ли повреждены катушка реле или контакты при выключении реле? При необходимости я использую это реле (стандартная катушка 5 В постоянного тока).

Кроме того, чтобы уменьшить потребление тока в обмотке реле в устойчивом состоянии, я хочу использовать RC ckt, показанный на схеме. Как только включается Q1, незаряженный конденсатор временно появляется как короткое замыкание, вызывая протекание максимального тока через катушку реле и замыкая контакты реле без дребезга. Однако, когда конденсатор заряжается, напряжение на выходе и ток через катушку реле снижаются. Схема достигает устойчивого состояния, когда конденсатор заряжается до точки, в которой весь ток через катушку реле проходит через R1. Контакты будут оставаться закрытыми до тех пор, пока напряжение привода не будет снято.

Это лучшее место, чтобы поместить этот RC ckt - раздел с пометкой «A» или «B» в схему. Будет ли это иметь значение? Секция B кажется мне лучшим выбором, так как при отключении Q1 конденсатор C1 может разряжаться через R1 через землю. Как будет разряжаться C1, когда я вместо этого помещу RC ckt в секцию A? Я что-то здесь упускаю? Есть ли у этого RC ckt побочные эффекты? Есть ли лучшее решение?

Пожалуйста, поправьте меня, если я ошибаюсь или что-то упустил?

ОБНОВЛЕНИЕ1 2012-07-09:

Скажем, в приведенной выше схеме у меня есть стандартная катушка 6 В постоянного тока (см. Таблицу данных выше), реле 48,5 Ом. И возьмите С1 = 10 мкФ, скажем. Предположим, что R1C1 CKT размещен в разделе A на схеме выше. Блок питания находится на + 5В.

Для падения напряжения 3 В (удерживающего напряжения) на катушке реле ток должен составлять около 62 мА. через катушку. Таким образом, падение через R1 в устойчивом состоянии составляет 2 В. Для тока 62 мА, проходящего через катушку реле в устойчивом состоянии, R1 должно составлять 32,33 Ом.

И заряд на С1 составляет 2 В x 10 мкФ = 20 ° C, в устойчивом состоянии.

Теперь в этом листе данных время срабатывания составляет 15 мс в худшем случае. Из приведенных выше данных мы имеем RC = 48,5 Ом x 10 мкФ = 0,485 мс. Таким образом, как только Q1 будет включен, C1 будет почти полностью заряжен за 2,425 мс.

Теперь, как я узнаю, что эта длительность 2,425 мс достаточна для замыкания контактов реле?

Точно так же, как только Q1 будет отключен, из-за обратной ЭДС, сгенерированной и зажатой до 3,3 В стабилитроном D2 (Vz = 3,3 В) плюс падение диода D1 на 0,7 В, напряжение на С1 будет -2 В + (-3,3 V - 0,7 В) = -2 В. Но заряд на С1 все еще 20uC. Поскольку емкость постоянна, поэтому заряд должен уменьшаться, так как напряжение на С1 уменьшалось с + 2 В до -2 В сразу после выключения Q1.
Разве это не нарушение Q = CV?

В этот момент ток, протекающий через катушку реле из-за обратной эдс, будет 62 мА в том же направлении, что и до выключения Q1.

Будет ли этот ток 62 мА заряжать или разряжать С1? Напряжение на С1 составляет 6 В, как только Q1 выключается, верно? Я не понял, как будут протекать токи R / B, C1, D1, D2 и катушки реле, как только выключится Q1.

Может кто-то пролить свет на эти вопросы?

ОБНОВЛЕНИЕ2 2012-07-14:

«Ток в катушке индуктивности не изменится мгновенно» - хотя есть обратный диод D1 ( скажем, D1 - это не стабилитрон, а слабый сигнал или диод Шоттки , а стабилитрон D2 на схеме выше снимается), как только Q1 отключен, не будет ли даже текущего всплеска (даже для нескольких пользователей)?

Я спрашиваю этот becoz, если есть скачок тока, то величина тока, который будет течь во время этого скачка (скажем,> 500 мА в этом случае), может повредить диод обратного хода, если я выбрал диод с максимальным пиковым номинальным током прямого тока, равным только около 200 мА.

62 мА - это величина тока, который протекает через катушку реле, когда Q1 включен. Итак, ток через катушку реле никогда не превысит 62 мА - даже на мгновение (скажем, для некоторых пользователей) после выключения Q1?

Вы можете разместить пульт управления на стороне B или на стороне A. Когда компоненты размещены последовательно, порядок их работы не имеет значения.

Про диоды. При выключении реле это вызовет (возможно, большое) отрицательное напряжение на стоке полевого транзистора, а диод обратного хода используется для ограничения этого напряжения до падения напряжения диода 0,7 В. Таким образом, диод (-ы) служат не для защиты катушки, а для полевого транзистора. Использование стабилитронов позволит этому напряжению опуститься до -5,7 В или -15,7 В, если вы будете использовать стабилитроны 15 В. Здесь нет причин рисковать, даже если полевой транзистор может выдержать -30 В. Поэтому я бы просто использовал выпрямитель или сигнальный диод, или даже лучше диод Шоттки.

edit re your comment
Вы действительно можете использовать стабилитрон (в сочетании с обычным диодом, D1 не обязательно должен быть стабилитроном), чтобы уменьшить время выключения , и Tyco также упоминает это в этой заметке к приложению , но я не читаю это как если бы они настаивали на этом. Изображения области действия в первой ссылке показывают резкое сокращение времени выключения, но оно измеряет время между деактивацией реле и первым размыканием контакта, а не время между первым размыканием и возвратом в положение покоя, которое будет изменить гораздо меньше.

Отредактируйте реле 6 В и цепь RC.
Как я уже сказал в этом ответе, вы можете управлять реле ниже его номинального напряжения, и, поскольку его рабочее напряжение составляет 4,2 В, версия вашего реле 6 В также может использоваться при 5 В. вы используете последовательный резистор не более 9 Ом, у вас это будет 4,2 В, и тогда вам не нужен конденсатор (следите за допуском для 5 В!). Если вы хотите опускаться ниже, вы сами по себе; таблица данных не дает напряжения, необходимого для удержания. Но допустим, что это будет 3 В. Тогда вы можете использовать последовательный резистор 32 Ом, и вам понадобится конденсатор для активации реле.

Максимальное время работы составляет 15 мс (что достаточно долго), поэтому, поскольку конденсатор заряжается, напряжение реле не должно опускаться ниже 4,2 В до 15 мс после включения.

Теперь мы должны рассчитать время RC для этого. R - это параллель между сопротивлением катушки реле и последовательным сопротивлением (это ошибка Тевенина), так что это 19,3 Ом. потом

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

$\text{C}$

$\times$

62 мА не будет заряжать и разряжать конденсатор. Мы часто применяем Текущий закон Кирхгофа (KCL) к узлам, но это также относится к регионам:

Нарисуйте границу вокруг C1 и R1, и вы увидите, что существует только один путь к внешнему миру, поскольку путь к FET отрезан. Поскольку общий ток должен быть равен нулю, через это уникальное соединение не может быть никакого тока. Катушка должна сама позаботиться о 62 мА, и это делается с помощью петли, образованной стабилитронами.

Реле может быть смоделировано как индуктор со значительным последовательным сопротивлением. Когда ток в индукторе достигнет определенного уровня, контакт будет «втянут». Когда ток падает ниже определенного нижнего уровня, контакт будет освобожден.

Причина, по которой обратные диоды необходимы, заключается в том, что катушки индуктивности ведут себя по механической аналогии как «подвижная масса жидкости». Подобно тому, как движущаяся физическая масса не может мгновенно остановиться, а величина силы, генерируемой движущейся массой, когда она ударяет по чему-либо, пропорциональна ускорению, которое вещь пытается придать массе, также как и с индукторами. Ток в индуктивности не будет изменяться мгновенно, а будет меняться со скоростью, пропорциональной напряжению на нем. Наоборот, напряжение на индуктивности будет пропорционально скорости, с которой внешние силы пытаются изменить скорость, с которой ток протекает через него. Устройство, которое пытается мгновенно остановить ток в индукторе, не сможет остановить его мгновенно,

Функция обратного диода заключается в обеспечении тока в индуктивности другим путем, чем транзистор. Ток должен будет продолжать течь где-то, по крайней мере, некоторое время, и обратный диод обеспечивает безопасный путь. Одно ограничение с простым обратным диодом состоит в том, что он может позволить току течь "слишком хорошо". Скорость падения тока в катушке индуктивности пропорциональна падению напряжения на катушке индуктивности (включая падение напряжения в подразумеваемом последовательном сопротивлении). Чем ниже напряжение на катушке индуктивности, тем дольше будет падать ток в ней. Добавление стабилитрона последовательно с обратным диодом увеличит скорость, с которой будет падать ток индуктора, и, таким образом, уменьшит время до выключения реле.