¿Por qué los relés no incorporan diodos de retorno?

24

Advertencia: esta puede ser una pregunta extremadamente ingenua (si es así, por favor, ilumíneme).

Muchas aplicaciones de relés requieren un diodo de retorno para proteger contra el voltaje inductivo. No puedo encontrar ningún relé que incorpore un diodo de retorno.

Dado que es una necesidad tan común, ¿por qué los relés no incluyen un diodo flyback dentro del paquete de relés? ¿Hay demasiados factores a considerar, lo que hace difícil adivinar la necesidad del circuito?

relay diodes dss539
fuente
1
Los MOSFET a menudo vienen con un diodo en ellos, por lo que hay una protección incorporada en el lado de conmutación de la bobina, en lugar de en la carcasa del relé. Esto tiene más sentido por muchas razones dadas en las respuestas a continuación y también por el hecho de que es fácil convertir un diodo en un MOSFET y algo menos económico soldar uno que puede necesitar o no en un relé.
Void Star
8
El diodo en un MOSFET no se construye adicionalmente al MOSFET. Es un artefacto de la estructura del MOSFET mismo.
Ignacio Vázquez-Abrams
2
Cuando se utiliza un chip controlador como el ULN2003 o ULN2803, los diodos de retorno se proporcionan en el chip, por lo que un diodo adicional en el relé sería un desperdicio.
Wouter van Ooijen
3
@BigEndian Cuando se usa un solo MOSFET para cambiar una bobina de relé, el diodo del cuerpo no ayuda, ya que conduce en la dirección opuesta a la que se necesita. Por ejemplo: un MOSFET de canal N utilizado como un interruptor de lado bajo, el pico de voltaje de la bobina del relé (cuando está apagado) será positivo y el diodo del cuerpo MOSFET no conduce (excepto posiblemente una ruptura de avalancha que puede ser destructiva ) Una excepción a esto es un MOSFET que está "clasificado como avalancha repetitiva" donde el diodo del cuerpo actúa como un diodo zener de alto voltaje, por ejemplo IRFD220
Tut
1
La prueba de que las preguntas ingenuas, bien redactadas, pueden ser bastante buenas.
JYelton

Respuestas:

20

Hay una respuesta simple a esta pregunta: hay muchos esquemas de retorno y el diodo inverso es el más simple. Aunque tiene una gran desventaja: hace que el relé se apague muy lentamente.

De esta manera, a veces se deben utilizar otros esquemas. Hay varios ejemplos:

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

johnfound
fuente
¿No es el diseño del # 2 solo la ley de Ohm? ¿Por qué es tan difícil de diseñar?
markrages
@markrages Sería "solo la ley de Ohm" si D4 estuviera en corto.
hoosierEE
por ejemplo, relé de 100 mA, Vcc = 12V, 0.7 Vf en D4, Q2 60 Vceo. Digamos que queremos 40 V máx. En Q2. Entonces el voltaje máximo en R es (40 - 12 - 0.7) o 27.3. R = V / I, entonces 27.3 / 100 mA o 270 ohmios.
markrages
1
@markrages: el problema con el segundo esquema es que nunca se conoce la corriente a través del relé. La resistencia del relé es muy sensible a la temperatura y la corriente puede variar significativamente. Entonces necesitas diseñar para el peor de los casos. En todos los demás esquemas, el voltaje es relativamente constante y depende solo del voltaje zener.
johnfound
En CC, la corriente solo está limitada por la resistencia de la bobina. Esto se especifica al 10%, y luego está el tempco de cobre de aproximadamente 0.4% / C. Como esto es positivo, está bien diseñar con la corriente (especificación) de temperatura ambiente.
markrages
9

Hay bastantes relés (también contactores / disyuntores) que funcionan con corriente alterna. Poner un diodo dentro los vuelve inútiles para aplicaciones de CA:

ingrese la descripción de la imagen aquí

Hay varios tipos de relés que son del tipo de enclavamiento y estos también requieren una inversión de voltaje: un diodo haría que este tipo de relé sea inútil en esa aplicación:

ingrese la descripción de la imagen aquí

Consulte también esta respuesta para la conmutación de alta velocidad de un relé.

Andy alias
fuente
5

En realidad, hay (o hubo) algunos que han tenido supresión de bobina interna. Por ejemplo este Teleldyne. No han tenido mucho éxito comercialmente en el mercado general. Quizás en el mercado automotriz.

Probablemente tiene más que ver con cosas como la historia y el segundo abastecimiento que cualquier cosa técnica, aunque no veo mucha ventaja en poner un diodo internamente. Fuerza una polaridad en el pinout y resulta en una vida eléctrica subóptima para todos los usuarios, para un ahorro muy pequeño.

Generalmente no hay PCB dentro de un relé, por lo que tendría que soldarse o engarzarse o soldarse en su lugar.

Spehro Pefhany
fuente
5

Hay relés que incluyen un diodo de retorno, pero en términos de porcentaje, no muchos.

Si va a esta página de Digi-Key que enumera relés de señal (menos de 2 amperios) y se desplaza hacia la derecha, verá debajo de la columna Características que uno de los atributos que puede elegir son Diodos.

Aquí, solo un poco más del 5% de los relés enumerados incorporan un diodo. por relés de potencia , el número con diodos es un poco más del 3% del total.

Entonces existen. ¿Pero por qué tan pocos? Obviamente, mantiene el costo del relé bajo, incluso si el usuario tiene que agregar su propio diodo. Esto también permite al usuario seleccionar un diodo que satisfaga exactamente sus necesidades. Y es más barato (y más fácil) para un usuario agregar un diodo a una PCB (que es un proceso automatizado) que el fabricante lo agrega a través de una bobina de relé (que puede tener que hacerse manualmente).

tcrosley
fuente
1
¿Por qué la carga siendo inductiva importa?
Nick T
Me equivoqué. El relé en sí mismo es la carga inductiva en este caso (en relación con su circuito de activación), independientemente de que sus contactos estén activando o no, una carga inductiva no tiene relación con la necesidad de un diodo de retorno. Respuesta editada. Sin embargo, si los contactos están impulsando una carga inductiva, entonces esa carga debe tener un diodo de retorno.
tcrosley
4

También hay un problema de fiabilidad. La mayoría de los relés están sellados o, al menos, no están hechos para ser desmontados por el usuario. Si falla un diodo interno, el relé se vuelve inútil. Como el costo del diodo es mucho menor que el valor del relé, tiene más sentido agregar el diodo externamente.

Barry
fuente