¿Cuál es el propósito de un diodo de retorno?

En uso normal, una pequeña corriente en la base del transistor permite que fluya una corriente mucho mayor entre el emisor y el colector.

En este caso, sin embargo, tenemos un gran voltaje aplicado a través del emisor y el colector, con (probablemente) poca o ninguna corriente fluyendo a través de la base, por lo que el transistor está intentando detener la corriente fluyendo entre el emisor y la base.

En este caso, probablemente sea útil pensar en el transistor como un par de diodos, con (dependiendo de si se trata de un transistor NPN o PNP) o sus ánodos o cátodos conectados entre sí.

Uno de estos diodos va a conducir la corriente desde el voltaje del emisor / colector. El otro va a tratar de bloquearlo. Una pregunta, entonces, es cuál es el voltaje de ruptura de ese "diodo" (esa unión del transistor). Si el voltaje que se está aplicando excede ese valor, es probable que tenga que tostar el transistor.

Ahora consideremos ese diodo agregado, y lo que hace.

Conectamos el diodo por lo que la fuente de alimentación del transistor está tratando de empujar la corriente en la dirección que el diodo no conducirá. Por lo tanto, cuando el transistor está funcionando normalmente, el diodo básicamente no tiene ningún efecto en absoluto ¹ (a menos que elijamos un diodo incorrecto, como uno con un voltaje de ruptura más bajo que el voltaje de la fuente de alimentación).

Sin embargo, para un voltaje en la dirección opuesta, el diodo se ve / actúa como un cortocircuito. Esto significa que toda la corriente de ese voltaje inverso fluye a través del diodo. Dado que actúa como (casi) un cortocircuito, no se puede desarrollar voltaje en el transistor, lo que evita cualquier daño al transistor.

^{1. "básicamente" significa que, por ejemplo, agregará un poco de capacidad adicional. Si tratamos con una frecuencia lo suficientemente alta, es posible que tengamos que incluirlo en los cálculos sobre cómo funciona el circuito, pero para un controlador de motor típico, estamos tratando con frecuencias suficientemente bajas que normalmente no nos importa.}

Los inductores son cosas divertidas pero se pueden entender con bastante facilidad. Los motores son inductores muy ruidosos. Cuando la corriente fluye a través de un trozo de cable, se crea / forma un campo magnético que tiene una fuerza relativa a la corriente alrededor del cable. Si el cable es una bobina como en un motor, la intensidad del campo magnético es más intensa (más grande). Corriente = intensidad del campo magnético. Cuando abre el interruptor o apaga el transistor, el campo magnético colapsa. Las líneas de flujo magnético cortan la bobina de cable creando una corriente en la misma dirección que la corriente original. Como la bobina es ahora la fuente, la polaridad cambia de + a - y - a +. Como el circuito ahora está abierto y el campo magnético se está colapsando, causará que la corriente original fluya (brevemente). Digamos, por ejemplo, que 10 ma causaron el campo magnético con el interruptor cerrado y cuando se abre repentinamente, 10 ma SÍ continuará fluyendo a través del circuito de alta ohmio (abierto). El voltaje se acumulará hasta que pueda atravesar algo (su transistor ... no es bueno) y la corriente fluirá hasta que el campo magnético desaparezca. Tu transistor estará tostado.

Una carga inductiva como un motor, cuando ya no está alimentada, puede tener una carga repentina de hasta miles de voltios. Creo que esto se llama "espiga inductiva" o algo así. Básicamente, es causado por el colapso del campo electromagnético de los electroimanes (también conocidos como inductores) dentro del motor.

Un diodo de retorno de corriente sirve para proteger sus circuitos de este efecto. Debido a que los diodos tienen un voltaje directo muy por debajo de los miles de voltios generados por el aumento inductivo, la potencia adicional del campo colapsado pasa a través del diodo de retorno.

Estos diodos están conectados al circuito directamente a través de los pines + y - del motor, pero hacia atrás desde el uso normal. Lo que esto significa es que el lado positivo del diodo iría a la entrada negativa del motor. De esta manera, en circunstancias normales, el diodo no estaría activo.

El alto voltaje que el diodo produce cortocircuitos de forma segura eliminaría el transistor que está utilizando. Se recomienda utilizar ese diodo flyback.

Consulte wikipedia para obtener más información

Un transistor de unión bipolar (BJT) fallará si no se cumplen los requisitos de polaridad apropiados. Si aplica una polarización inversa a un diodo que excede la clasificación máxima absoluta de diodos, destruirá el diodo. Un transistor se puede ver como dos diodos consecutivos que también tienen calificaciones máximas absolutas. Si excede ese valor, el transistor será destruido. Un inductor de cualquier tipo, como un motor o una bobina de relé, cuando se quita la energía, genera un pulso inverso del infinito teórico que intenta mantener la corriente en marcha debido a las características inherentes del inductor. Si tiene un interruptor conectado a un inductor en serie con una batería, y una corriente fluye con el flujo magnético al máximo, cuando se retira la alimentación, el campo magnético comienza a colapsarse. Con un interruptor físico, el EMF inverso, o fuerza electromotriz, ascendería hasta el punto en que se generaría un arco a través de los contactos. Recuerde sus principios básicos de que cuando un conductor se mueve a través de un campo magnético, INDUCE una corriente. Dado que la corriente fluye en una dirección, el colapso genera un voltaje en la dirección inversa. Cuando conecta un diodo a través del emisor y el colector de un BJT como se describe, esa corriente inversa desvía el diodo que desvía la corriente ALREDEDOR del transistor, protegiéndolo de la tensión inversa excesiva que permitiría que la magia saliera del transistor. Los transistores de efecto de campo PUEDEN conducir la corriente en cualquier dirección y no necesitarían tal diodo de derivación porque si están en la condición de encendido, simplemente derivarán la corriente en cualquier dirección, siempre que no se excedan sus valores nominales de voltaje. Sin embargo, se recomendaría algún tipo de protección si el voltaje generado estuviera por encima de la calificación máxima absoluta para el FET. Las calificaciones máximas absolutas para cualquier dispositivo se pueden encontrar en la hoja de datos proporcionada por el fabricante. Espero que esto responda a tu pregunta.