“¿Un zener con diodo en serie”?

El circuito de la izquierda (A) es lo que quiere decir.

El diodo Zener limita la tensión a través del inductor a su valor nominal. El otro diodo está ahí solo para bloquear el diodo Zener en la dirección hacia adelante.

Con respecto al tiempo de caída, esto es mejor que tener el diodo normal, porque un diodo normal solo produce un voltaje de ca. 0.7 V a través del diodo. Para una caída rápida, queremos el máximo voltaje tolerable (por ejemplo, tanto como el transistor de conmutación puede manejar) para tener alta potencia, lo que significa disipar energía en menos tiempo.

Explicación más detallada:
Consideremos el tiempo después de que se abra el interruptor (después de que se haya energizado la bobina):
La corriente a través del inductor cae repentinamente, lo que resulta en un voltaje inverso a través del inductor ("inverso" significa que ahora el terminal inferior es más positivo que el terminal superior). Esa tensión puede dañar el transistor (actuando como interruptor) o crear chispas no deseadas, etc. Para evitar o limitar esa tensión, se puede sujetar con un diodo normal (circuito A sin diodo Z). Lo que realmente sucede es que la energía total, \ $ E = \ frac {1} {2} LI ^ 2 \ $, almacenada en el inductor debe disiparse. La energía es la integral de la potencia en el tiempo \ $ E = \ int P dt \ $, es decir, toma algún tiempo dependiendo de la potencia de disipación y el tiempo es más corto si la potencia es mayor. La potencia, por otro lado, es el producto del voltaje al cuadrado sobre la resistencia (resistencia del inductor y del diodo) \ $ P = \ frac {V ^ 2} {R} \ $, es decir, tenemos una mayor potencia de disipación, es decir, una mayor tasa de disminución de energía. , si la tensión se mantiene más alta (circuito A con un diodo Zener).

Aquí hay una LTspice simulación de la situación

• sin un diodo Zener (subcircuito izquierdo) y
• con un diodo Zener de 10 V (subcircuito derecho)

Elgráficosuperiormuestraladisipacióndepotenciaenambosinductores.Eláreabajoambascurvasdepotenciadebeserlamisma(=energíaalmacenadaenelinductor).

Elgráficoinferiormuestralaseñaldeconmutación(rojo)ylosvoltajesenlosterminalesinferioresdelosinductores.

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Figura 1. (a) La configuración estándar del diodo de supresión. (b) El circuito equivalente después de que SW1 se abre. (c) El amortiguador zener. (c) El circuito Zener equivalente después de que se abre SW2. \ $ R_L \ $ es la resistencia de la bobina del inductor.

El problema con el circuito que se muestra en la Figura 1a es que maximiza el retardo de deserción del relé. Esto puede ser un problema cuando se requiere una respuesta rápida, pero también tiende a abrir los contactos lentamente y esto puede causar una formación de arco.

Imagine que la bobina de relé era puramente inductiva y no tenía resistencia y que D1 era un diodo ideal sin caída de voltaje. Luego, cuando SW1 se abrió, la inductancia mantendría la corriente fluyendo alrededor del bucle para siempre. En cualquier circuito práctico, la resistencia de la bobina, \ $ R_L \ $ quemará la energía y la corriente disminuirá.

Si tuviéramos que agregar una resistencia adicional en el bucle agregando una resistencia en serie con D1 (ver \ $ R_ {SNUB} \ $ en la Figura 2) podemos mejorar la velocidad de abandono quemando la energía más con rapidez. Hay dos cosas a tener en cuenta:

1. Habrá una caída de voltaje en la resistencia adicional y el interruptor debe poder hacer frente a esto.
2. El decaimiento actual será exponencial como en un circuito LR estándar. es decir, la pérdida de energía será mayormente a través de Rs y decaerá exponencialmente con la corriente.

Se puede realizar una mejora agregando el diodo Zener D3 como se muestra en la Figura 1c:

• D2 evita que la corriente directa a través de D3 ponga en cortocircuito la bobina del relé.
• Cuando SW2 abre flujos de corriente como se muestra en el circuito equivalente de la Figura 1d.
• D2 tiene polarización directa y D3 tiene polarización inversa.
• La inductancia hará que la tensión aumente hasta que D3 se descomponga en modo inverso.
• De la fórmula \ $ V = -L \ frac {di} {dt} \ $ podemos deducir que dado que L y V son constantes, entonces \ $ \ frac {di} {dt} \ $ la tasa de cambio de corriente será constante también. es decir, la corriente caerá linealmente hasta que no quede suficiente energía para superar la tensión de ruptura de Zener.

La Figura 1c eliminará el relé más rápido que 1a.

Tu circuito B está mal. Ambos diodos conducirán y acortarán el suministro a GND (con dos caídas de tensión directas de diodo).

Aclaración sobre resistencia adicional

^{simular este circuito}

Figura 2. (a) Adición de resistencia de amortiguador para acelerar el abandono del relé. (b) Circuito equivalente cuando se abre SW1.

En el circuito de la Figura 2, la inductancia de la energía almacenada se disipa en su propia resistencia interna, \ $ R_L \ $ y la resistencia de amortiguador externo \ $ R_ {SNUB} \ $.

El problema potencial con esto es que la corriente generará un voltaje en \ $ R_ {SNUB} \ $ del voltaje IR. Si este voltaje excede la clasificación de SW1, se pueden producir daños. (SW1 podría ser un interruptor mecánico o semiconductor).