Перейти к содержанию

Обратный (защитный) диод

Обратный диод ставят параллельно индуктивной нагрузке — катушке реле, соленоиду, двигателю. При выключении тока он даёт энергии, накопленной в индуктивности, безопасный путь и не даёт выбросу напряжения пробить транзистор или обжечь контакты.

Обновлено Редакция GAW

Обратный диод (flyback diode, freewheeling diode, защитный диод) — диод, который включают параллельно индуктивной нагрузке — катушке реле, соленоиду, двигателю постоянного тока — катодом к плюсу питания. Пока нагрузка включена, диод заперт и не влияет на схему. Когда ключ выключает ток, индуктивность стремится его поддержать, и на ней возникает ЭДС самоиндукции e = −L · di/dt величиной в сотни вольт. Диод открывается и замыкает ток нагрузки на неё саму, а накопленная энергия L · I² / 2 рассеивается в сопротивлении обмотки.

Что он защищает

  • Транзистор ключа. Без диода выброс прикладывается к закрытому транзистору и может его пробить. Поэтому в схеме управления реле диод параллельно катушке обязателен.
  • Контакты. Если индуктивную нагрузку коммутирует контакт реле, выброс пробивает зазор между расходящимися контактами, и энергия уходит в дугу. Panasonic советует ограничивать выброс до 200 В и ниже — диодом, RC-цепью или варистором.

Как выбрать

Прямой ток диода — не меньше тока нагрузки, обратное напряжение — с запасом над напряжением цепи: по рекомендации Panasonic 10-кратным, в низковольтной электронике 2–3-кратным. Защитный элемент ставят рядом с нагрузкой. Цена простого диода — более долгое отпускание реле, в 2–5 раз больше паспортного; если это важно, последовательно с диодом ставят стабилитрон. Устройство реле, параметры катушки и контактов и все варианты защитных цепей разобраны в статье «Реле». В мостовых драйверах двигателей роль обратных диодов играют диоды ключей — см. статью о драйверах H-моста; от коротких внешних импульсов линии защищают TVS-диодами.

Частые вопросы

Зачем диод параллельно катушке реле?

При выключении ток в катушке не может прерваться мгновенно, и на ней возникает ЭДС самоиндукции — до сотен вольт, которые могут пробить транзистор ключа. Диод замыкает ток катушки на неё саму, и энергия рассеивается на её сопротивлении. Напряжение на транзисторе при этом ограничено питанием плюс прямое напряжение диода.

Какой диод поставить на катушку реле?

С прямым током не меньше тока катушки и обратным напряжением с запасом над напряжением питания: Panasonic рекомендует 10-кратный запас, в низковольтной электронике — 2–3-кратный. Для маленького реле с током катушки 80 мА подходит даже сигнальный 1N4148 с допустимым прямым током 300 мА или любой выпрямительный диод. Включают его катодом к плюсу питания.

Почему с диодом реле отпускает медленнее?

Ток катушки после выключения продолжает течь через диод и спадает постепенно, удерживая якорь. Panasonic оценивает время отпускания в 2–5 раз больше паспортного. Если отпускание должно быть быстрым, последовательно с диодом ставят стабилитрон с напряжением примерно равным питанию: ток спадает быстрее, а выброс всё равно ограничен.

Источники

  1. Panasonic. Relays Cautions for Use — ЭДС самоиндукции и защитные цепи: ограничение выброса до 200 В, диод с обратным напряжением не меньше 10-кратного (в низковольтной электронике 2–3-кратного), отпускание дольше в 2–5 раз, диод со стабилитроном
  2. Panasonic. Definition of Relay Terminology (ASCTB41E, 2014) — время срабатывания и отпускания реле
  3. onsemi. 1N914, 1N4148 and others: Small Signal Diode (1N914/D) — допустимый постоянный прямой ток 300 мА

Нашли ошибку?

Смотрите также