Vrijloopdiode over relais

De stroom door de spoel loopt van boven naar beneden. Als de transistor wordt uitgeschakeld kan die stroom niet plotseling stoppen. Het magnetisch veld in de spoel veret zich tegen deze plotselinge verandering. De diode zorgt er voor dat de stroom in het kringetje van de spoel en de diode kan blijven lopen. Dus in de spoel nog steeds naar beneden, en door de diode naar boven. Dat dooft vanzelf uit als de energie in het magneetveld opgebruikt is.

Eventuele piekspanningen (als ik het goed omschrijf) die zich in de spoel bevinden kunnen de transistor niet beschadigen

Dat is wel heel erg wollig hoor. En 'spanning bevindt zich niet ergens'.

Die spoel van dat relais, gedraagt zich als niks anders dan een spoel. Een van de eigenschappen van een spoel is dat (populair gezegd) het ding stroom constant houdt in het tijdsdomein. Er zit een zekere traagheid in - net als een condensator dat met spanning doet.

Bij het bekrachtigen van het relais, is er niet zoveel aan de hand. Er loopt geen stroom, de spoel houdt dat 'op korte termijn' ook zo, dus de stroom zal langzaam oplopen bij inschakelen. De spanning ligt min of meer vast door de voeding en in dit geval de schakelende transistor.

Bij het uitschakelen, zal de spoel de stroom die er loopt trachten constant te houden. De spanning is ongedefinieerd (en is tenslotte een onderbreking van de stroomkring) en de stroom kan niet lopen. Gevolg is dat de spanning enorm op kan lopen. Door die diode geef je die spoel een pad om z'n stroom in stand te houden - en dus loopt de spanning niet extreem op.

Over de richting van de stroom: Als we het veld opbouwen dan loopt die van + naar - (en de electronen de andere kant op). Als we het veld afbouwen, dan gaan we dus de andere kant op.Als we het veld afbouwen, dan blijft de stroom dezelfde kant op lopen, maar de spanning draait om op. Vandaar dat een diode in sper staat - bij het afschakelen gaat die in geleiding. De spanning de andere kant op klinkt raar, maar vergelijk het met een batterij: aan de buitenkant loopt de stroom van + naar -. Binnen in moet het dus andersom zijn - anders klopt er iets niet. Net als bij een batterij, moet die spoel ook wat energie kwijt - het veld wat afgebouwd wordt.

[edit]Kleine aanpassing na opmerking van KlaasZ[/edit]

Op 27 november 2013 14:20:21 schreef EricP:
Als we het veld afbouwen, dan gaan we dus de andere kant op.

Dat is niet correct, de stroom door de spoel blijft in dezelfde richting lopen.

Daar heb je gelijk in. De spanning draait om... Onhandig verwoord. Ik pas het aan heb het aangepast.

[Bericht gewijzigd door EricP op woensdag 27 november 2013 14:53:25 (13%)

Dus als ik het goed begrijp, als er na het uitschakelen van de spoel een stroom door de diode loopt, dan zal die stroom ter hoogte van het knooppunt boven de diode en spoel op de afbeelding toch weer richting de spoel gaan, in plaats van dat het verder stroomopwaarts richting de pluspool loopt en daar problemen veroorzaken. Ofwel het loopt in een kringetje (als in een batterij).
Dank voor jullie uitleg.

Er worden ook wel zenerdioden toegepast. Het grote voordeel is dat die veel meer dissiperen dan een gewone diode (ga maar na: de stroom blijft min of meer gelijk, maar over een zener staat dan meer spanning). Hierdoor kan het veld zich sneller afbouwen, waardoor het relais sneller af valt.
Nadeel is dat een zener 'traag' is en je dus wel even op moet passen wat je doet.

De achterliggende reden van mijn vraag is de volgende. Ik heb een printplaat met o.a. 5 relais (met elk een diode erover). Ik wil de werking van de relais controleren door 12V op de spoelen te zetten m.b.v. een externe trafo, maar zonder de relais los te solderen. Maar dan moest ik wel weten aan welke kant ik de plus moet zetten. Op de printplaat kan ik niet goed vaststellen wat de stroomrichting is, ik ben daar niet zo bedreven in, maar met behulp van mijn nieuw vergaarde kennis over de vrijloopdiode, weet ik nu dat de de min (cq. de kathode) van de diode aan de plus van de spoel hangt. Okee, het is een omweg, maar toch.

Is het eigenlijk (on)verstandig om met een externe 12V op de spoel de werking van een relais te testen? Gaan andere onderdelen op de printplaat daar geen nadeel van ondervinden?

Dat kan geen kwaad, maar dan moet je er voor de zekerheid verder ook niets aan hangen.

@EricP: je zag ook wel een weerstand in serie met de diode. De weerstand werd zo gekozen dat de maximale spanning van het schakelelement (een transistor, bijvoorbeeld) niet werd overschreden.
Door de weerstand zo groot mogelijk te nemen viel het relais zo snel mogelijk af.
Ik heb zo zelf eens de omschakeltijd van een zend-ontvanger snel genoeg gemaakt voor amtor.

Nou, ik denk dat dat (in sommige gevallen) wel degelijk kwaad kan.

Neem aan dat de print een forse buffercapaciteit over de voeding heeft staan, die we voor alle praktische doeleinden als leeg en kortgesloten kunnen beschouwen. Neem ook aan dat het relais low-side geschakeld wordt door een NPN tor, die dus met zijn emitter aan de ground, en effectief via die condensator aan de kathode van de vrijloopdiode, waar de TS de + van zijn externe voeding gaan aansluiten. De - van de externe voeding komt dan dus op de collector van die transistor, die dus -12V tussen zijn collector en emitter ziet. Ik weet het niet zeker, maar ik denk dat dat goed gaat. Vreemd genoeg wordt de maximale reverse bias is deze situatie niet in de datasheet vermeld.

Als er een MOSFET gebruikt is voor het schakelen van dat relais, zou de body diode daarvan in geleiding gaan totdat de buffercondensators vol zijn. Afhankelijk van het formaat van die MOSFET en de capaciteit van de buffercondensators kan dat het einde van die MOSFET betekenen.

[Bericht gewijzigd door SparkyGSX op donderdag 28 november 2013 01:09:03 (16%)

Toch voorzichtig dus blijkbaar, zelfs met een losse print. Vaak zal zo'n elko in de voeding zitten, maar hij zou inderdaad op de print kunnen zitten. Gelukkig zie je zoiets niet zo gemakkelijk over het hoofd.

In zo'n geval zou je over die buffer de normale voedingsspanning kunnen zetten, en dan het relais schakelen door de betreffende tor kort te sluiten.

Op 28 november 2013 01:07:00 schreef SparkyGSX:
De - van de externe voeding komt dan dus op de collector van die transistor, die dus -12V tussen zijn collector en emitter ziet. Ik weet het niet zeker, maar ik denk dat dat goed gaat.

De basis-collector overgang van een NPN-tor is een diode. Normaal merk je daar niks van, want die diode gaat pas geleiden als V_BC groot is. En die wordt niet meer dan pak-em-beet 0.4V als de tor volledig verzadigt is. (en als de tor uit staat is V_BC negatief).

Nu hangt het van de aansturing van de tor af, maar een pad van ground naar de basis is snel gevonden (bijvoorbeeld via de ESD-protectie diode van een driver-chip) waardoor de basis van de tor net als de collector op -12V komt.

Dan zit je waarschijnlijk wel ver boven de (wel gespecificeerde!) V_EB..

Conclusie: Het is absoluut onverstandig.