Viene spesso utilizzato in applicazioni come l'attivazione di solenoidi di iniezione di carburante in cui è importante far collassare il campo magnetico il più rapidamente possibile.

Modifica: vedi, ad esempio, il circuito integrato del driver dell'iniettore di carburante LM1949 che mostra un diodo zener esterno da 33 V 5 W. La tipica temporizzazione "on" è compresa tra 2,5 e 3,5 ms e un'induttanza tipica è compresa tra ~ 2 mH.

È anche possibile utilizzare un MOSFET da valanga o aggiungere uno zener dallo scarico del MOSFET al gate per provocare il bloccaggio a una tensione predeterminata. Vedere, ad esempio, il registro power shift TPIC6C595 di TI. Un grande vantaggio in questo caso particolare è che salva un pin sull'IC.

Poiché più energia viene dissipata in un dispositivo attivo, questo è più difficile sul circuito di commutazione. Quando si utilizza un diodo, la maggior parte dell'energia viene persa nella resistenza della bobina e solo una piccola quantità viene persa nel diodo.

Puoi anche aggiungere semplicemente un resistore in serie con il normale diodo flyback. Poiché la corrente di picco è la stessa della corrente prima dello spegnimento, la tensione di picco sarà la tensione di alimentazione più una caduta del diodo più la corrente moltiplicata per la resistenza in serie. Il diodo non è necessario allo scopo di limitare la tensione, ma impedisce al resistore di dissipare potenza mentre la bobina è eccitata.

Modifica: (di seguito è riportata una simulazione di induttanza da 1 mH con resistenza in serie da 1 ohm e raddrizzatore da 10 A, subito dopo lo spegnimento della corrente da 10 A)

La traccia rosa è la corrente del diodo, la traccia ciano è il potere nella resistenza della bobina, la traccia rossa è il potere nel diodo. La forza di un solenoide sarà più o meno proporzionale alla corrente della bobina (e quindi del diodo) (traccia rosa).

Energia integrata per il raddrizzatore: 7.7681mJ Energia integrata per la bobina: 41,844 mJ

Come controllo, l'energia totale immagazzinata nel campo magnetico è ovviamente di 50 mJ, e le due sommano fino a 49,6 mJ, abbastanza vicino. Ho usato un vero modello MOSFET per l'interruttore

In confronto, se si rimuove il diodo e si aggiunge uno zener da 36 V sul transistor, la corrente scende a zero in circa 350 us anziché 2,5 ms, un miglioramento di 7: 1, ma lo zener vede una potenza di picco di 360 W e assorbe di piùdell'energia immagazzinata.

Rispetto a (1), dove il diodo conduce in avanti, il diodo zener in (2) si rompe al contrario per presentare una caduta di tensione maggiore all'induttore che funge da fonte di alimentazione quando calcia.Questo prosciuga l'energia dal campo magnetico più rapidamente e quindi la fa collassare più rapidamente.

La mia comprensione è che questo aiuta i solenoidi a ripristinarsi più velocemente (perché uccide il campo magnetico che tiene il solenoide più velocemente) ma sembra un inutile spreco di energia negli scenari PWM poiché stai semplicemente scaricando tutta l'energia immagazzinata nel campo magnetico solo perricostruiscilo immediatamente.Come correre fino a un semaforo rosso e premere i freni solo per accelerare di nuovo da zero invece di accelerare fino al semaforo rosso, in modo da avere ancora un po 'di slancio quando il semaforo diventa verde

Una differenza che potrebbe essere significativa è che in Fig 2 la corrente di scarica fluisce attraverso l'alimentatore, aumentando l'assorbimento totale di energia ma anche rallentando la variazione della corrente di alimentazione.

Se la bobina viene accesa e spenta spesso, la Fig. 2 potrebbe raddoppiare il consumo energetico.Questa non è una buona soluzione quando si utilizza PWM.

D'altra parte, il diodo in Fig. 1 spegne la tensione elettromagnetica attraverso la bobina stessa, ma non nel cablaggio che va ad essa.Se i cavi di alimentazione sono lunghi potrebbero avere un'induttanza significativa.La rapida caduta di corrente di alimentazione che si verifica allo spegnimento potrebbe indurre un picco di alta tensione che sollecita il transistor di commutazione.

Quindi in un circuito che spegne la bobina di rado, la Fig. 2 potrebbe fornire una migliore protezione per il transistor con meno parti.Un altro possibile vantaggio è che non è necessario aggiungere un diodo su una bobina che potrebbe trovarsi in una posizione remota difficile da raggiungere.

Dipende dallo scopo della bobina e da cosa vuoi che faccia.Per i relè, una resistenza da 100 ohm viene spesso posizionata attraverso la bobina per smorzare l'energia, ma consente al relè di aprirsi / chiudersi rapidamente.Se la bobina fa parte di un attuatore e la bobina è modulata in larghezza di impulso, viene posizionato un diodo attraverso di essa come hai mostrato.Se colleghi lo zener a terra, la tensione induttiva aumenterà fino a quando lo zener non lo bloccherà.Prova a modellare il circuito in LT Spice (è gratuito) e guarda cosa succede.

Il tempo impiegato dalla corrente nell'induttore per scendere a zero può essere ridotto inserendo un resistore o uno Zener in serie con il diodo a ruota libera normalmente visto.

Il diodo a ruota libera normalmente visto è ancora necessario perché interrompe la conduzione attraverso il resistore o Zener polarizzato in avanti quando il transistor è acceso.

Il valore del resistore verrebbe calcolato considerando la corrente massima del resistore (uguale alla corrente dell'induttore quando il transistor è acceso) e il valore Vce massimo del transistor. La tensione massima indotta generata attraverso il resistore sarebbe quindi limitata (scegliendo il valore del resistore) a Vce (max) - Vsupply. Questo quindi, perché di / dt = V / L, consente il decadimento più veloce della corrente dell'induttore con la tecnica del resistore aggiunto.

Per consentire un decadimento ancora più rapido della corrente. viene aggiunto uno zener (anziché un resistore). Il tasso di riduzione della corrente controllato da Zener è più veloce del tasso di riduzione del resistore aggiunto perché lo Zener mantiene costante la back emf indotta (per gran parte del periodo di decadimento della corrente) e quindi la corrente decade in modo lineare (modo più veloce) con la tecnica del resistore aggiunto la back emf indotta non viene mantenuta costante, decade in modo esponenziale. Pertanto anche la corrente dell'induttore decade in modo esponenziale, il che significa che impiega più tempo a decadere fino a zero.

Quindi, per riassumere: il diodo a ruota libera da solo è il più lento, il resistore aggiunto più veloce e lo Zener aggiunto ancora più veloce.