ديود هرزگرد

ديود هرزگرد چیست

ديود هرزگرد چیست

احتمالا شما هم دیود هرزگرد را دیده اید . حداقل اگر مدار رله را دیده باشید در کنار اغلب رله های DC دیودی را خواهید یافت که با بوبین رله موازی بسته شده اما کاتد دیود به سر مثبت و آند دیود به سر منفی رله وصل شده درست مثل شکل بالا ! حتما میپرسین چه کاریه ؟ دیود برعکس تو مدار هیچ وقت روشن نمیشه که …

ديود هرزگرد چیست

به این دیود که در شکل بالا میبینید دیود هرزگرد گفته میشه. دیود هرزگرد نام های دیگه ای مثل دیود فلای بک ( Flyback Diode ) ، دیود اسنابر ( Snubber Diode ) و … داره که در بازار ایران دیود هرزگرد یا Freewheeling Diode بیشتر به کار برده میشه. اما وظیفه دیود هرزگرد چیست و دیود هرزگرد کجا به کار برده میشه ؟ دیود هرزگرد در قسمت هایی از مدار که نیاز به سوییچ زنی بار سلفی هست مورد استفاده قرار میگیره مثل بوبین رله . یکی از خاصیت های بسیار مهم سلف مقاومت در برابر تغییرا ناگهانی جریان هست ، به بیان دیگر سلف در جریان های DC دارای امپدانس صفر هست و با افزایش فرکانس امپدانس سلف هم افزایش پیدا میکنه. از این موضوع در ساخت فیلتر ها استفاده میشه. اما یک مورد هم ایجاد میشه که در بعضی موارد مثل روشن و خاموش کردن رله برای ما مشکل ساز هست.

روش کار ديود هرزگرد چیست

سلف انرژی رو به صورت الکترومغناطیس در خود ذخیره میکنه و بوسیله ی این ذخیره انرژی با تغییرات ناگهانی ولتاژ مقابله میکنه. حالا در نظر بگیرید مداری مثل شکل بالا داریم و کلید برای مدتی طولانی بسته بوده. در نتیجه سلف کاملا برانگیخته شده ( Energized ) و تمام جریان را عبور میده حالا در لحظه ی t0 کلید را باز میکنیم. اتفاقی که میوفته به این شکل خواهد بود : به علت اینکه سلف انرژی الکترومغناطیسی در خودش ذخیره کرده ، با قطع کلید اختلاف پتانسیلی بین دو سر سلف بوجود میاد که سری که قبلا به ولتاژ بیشتر وصل بوده به نقطه کم پتانسیل و سری که قبلا به ولتاژ کمتر وصل بوده به نقطه با پتانسیل بیشتر تبدیل میشه و این امر با توجه به میزان اندوکتانس سلف میتونه ولتاژی تا چند صد برابر ولتاژی که قبلا به سلف وصل بوده برای مدت بسیار کمی ایجاد کنه که ممکنه باعث جرقه در کلید ، نویز در میکرو کنترلر ، سوختن ترانزیستور درایور یا موارد ناخوشایند دیگه ای بشه که هیچ یک مطلوب ما نیست.  حالا در صورتی که ما از دیود هرزگرد استفاده کنیم ، هروقت سلف بخواد ولتاژ بالایی به مدار وارد کنه به سرعت از طریق دیودی که قرار داده شده یک مدار بسته به وجود میاد و سریعا خنثی میشه و قطعات دیگه در مدار آسیب نمی بینند.

طراحی ديود هرزگرد

یک دیود هرزگرد مناسب، باید دارای حداکثر جریان بایاس مستقیم بالایی باشد (به منظور عبور جریان شدید سلف). همچنین افت ولتاژ کم در بایاس مستقیم و حداکثر ولتاژ معکوس متناسب با منبع تغذیه مدار باشد.

هنگامی که از دیود هرزگرد به صورت موازی با یک رله DC استفاده می‌شود، ممکن است دیود سبب تأخیر در باز شدن کنتاکت‌های رله در زمان صدور فرمان قطع شود. علت این پدیده تداوم گردش جریان در مسیر دیود و سیم پیچ رله پس از قطع شدن آن است. در مواقعی که باز شدن سریع کنتاکت رله از اهمیت بالایی برخوردار است، می‌توان از یک مقاومت سری با دیود هرزگرد استفاده کرد. این مقاومت سبب اتلاف سریعتر انرژی سیم پیچ رله شده و سریعاً کنتاکت را باز می‌کند.

در مدارات مبدل سوئیچینگ، از دیود شاتکی به عنوان دیود هرزگرد استفاده می‌شود چراکه افت ولتاژ مستقیم آن در حدود 0.2V (0.7V در دیود معمولی) است. همچنین قابلیت پاسخ سریع در برابر بایاس معکوس را دارد.

دیود چیست

کاربرد ديود هرزگرد

استفاده از دیود هرزگرد در مبدل سوئیچینگ (مبدل باک)
دیود هرزگرد، عمدتاً زمانی استفاده می‌شود که یک بار سلفی توسط یک المان نیمه هادی، خاموش شود: در راه اندازی رله، درایور موتور پل اچ و…. در یک منبع تغذیه سوئیچینگ نیز از این اثر استفاده می‌شود اما انرژی به صورت حرارت تلف نمی‌شود بلکه برای شارژ خازن به منظور تغذیه بار استفاده می‌شود.