Recentemente, percebi que nem todo mundo sabe por que colocamos diodos invertidos nas conexões de algumas coisas. Na verdade, recentemente dei alguns conselhos questionáveis em relação ao que precisa de um diodo para proteção e o que não precisa. Então, vamos lá!
Primeiro de tudo, o que estamos tentando fazer? Bem, quando você energiza as coisas, às vezes tende a ser legal se você puder desligá-las e ligá-las e não apenas deixá-las funcionando o tempo todo. Então, um circuito como o abaixo pode ser usado:
Não é importante entender exatamente a coisa toda. A ideia principal é que Q1 acima é usado como um interruptor. Você conecta um dispositivo, como um contator ou relé, a este interruptor para controlá-lo. A imagem acima é de “comutação do lado baixo”, pois o transistor Q1 liga e desliga o aterramento. Quando o relé que você conectou não tem aterramento, ele não liga. Quando Q1 diz para ligar, a conexão de aterramento se torna válida e ele liga. “TRIG” nesta imagem é um sinal de algo como nosso GEVCU7 que pode controlar o transistor Q1. Então, conceitualmente é bem simples. Se TRIG estiver energizado, Q1 ligará e permitirá que a energia flua da linha OUTPUT para GND (Terra). D1 é a adição chave aqui. D1 é um diodo. Diodos só permitem que a tensão flua em uma direção. Eles têm uma “queda”, que é o número de volts que são subtraídos de qualquer tensão que passe. Não é incomum que diodos tenham uma queda entre 0,2 e 0,7 V. Neste caso, ele está apontando para OUTPUT, o que significa que ele quer permitir que a tensão flua do solo para a saída. Isso é o inverso da maneira como a tensão fluiria se Q1 estivesse ligado. Por exemplo, se você tivesse um relé de 12 volts conectado, 12 V fluiriam da sua fonte de alimentação, através do relé, através de Q1 e para o solo. Então, “OUTPUT” está realmente em cerca de 12 V e o solo está em 0 V. Normalmente, D1 não faz nada por causa disso. Ele está ao contrário, então não permite que a corrente flua. Então, o que ele faz? Bem, contatores e relés são coisas interessantes. Eles são uma forma de um dispositivo elétrico conhecido como indutor. Os indutores armazenam energia neles. Quando você abre a conexão, eles ainda estão cheios de energia. Para onde vai essa energia? Bem, ele quer fluir de volta para a conexão aberta. Neste caso, Q1 teria desligado e, portanto, não há mais conexão com o aterramento. O relé está tentando desligar, mas armazenou alguma energia. Então, ele tenta empurrar essa energia de volta para fora da conexão aberta. Isso faz com que uma tensão reversa se forme. Agora você pode ver para que serve D1! Se o contator ou relé tentar empurrar energia de forma reversa no fio “OUTPUT”, o diodo começará a conduzir e permitirá que essa energia passe para o aterramento.
Tomemos, por exemplo, o contator EV acima ilustrado. Ele é destinado a permitir que uma tensão e corrente significativas fluam. Nós o acionamos com Q1 acima (ou equivalente) porque ele consome muita energia e pequenos eletrônicos não têm a capacidade de controlar tanta energia diretamente. Como ele consome muita energia, ele também armazena muita energia. Se não colocássemos um diodo para redirecionar o fluxo de energia reversa quando ele desligasse, quão ruim isso poderia ser?
O acima é de uma captura de osciloscópio de mim desconectando o contator retratado de um pacote de bateria de lítio de 14 V. Observe algumas coisas:
1. A tensão superior é 14V porque eu estava medindo e desconectando o lado +14V
2. A medição mais baixa foi de -96 V!
3. Você pode ver linhas fantasmagóricas que vão MUITO mais abaixo. São pulsos extremamente rápidos e curtos que vão até centenas de volts negativos! O tempo total desses eventos é medido em milionésimos de segundo. Infelizmente, eletrônicos podem ser danificados em milionésimos de segundo.
Então, como você pode imaginar, a eletrônica não gosta particularmente de ver -100 V quando deveria estar funcionando a 14 V. O contator está OK com isso. Mas, nosso pobre Q1 acima não ficará tão OK com isso. Então, precisamos do diodo para transportar a energia errante para um lugar seguro. Caso contrário, é quase certo que Q1 será explodido e destruído em pouco tempo. Na verdade, durante meus testes não houve faíscas ao conectar o contator, mas grandes faíscas ao desconectá-lo. Isso ocorre porque a conexão estava em 14 V e a desconexão causou centenas de volts em arco contra o terminal enquanto eu o desconectava.
Então, mencionei que dei conselhos questionáveis sobre esse tópico. O que foi? Eu disse que talvez um ventilador também precise de um diodo de proteção reversa. Mas, provavelmente não precisa. Por quê? Afinal, os ventiladores também armazenam alguma energia e têm indutores neles. Mas, a maioria dos ventiladores hoje em dia são CC sem escovas. CC sem escovas é uma das maiores mentiras, já que “leia meus lábios, sem novos impostos”, mas ainda assim tem um benefício aqui. Um ventilador CC comum sem controlador pode causar um pouco de fluxo de energia reversa, mas um motor CC sem escovas não. Isso ocorre porque esse motor é controlado eletricamente e, portanto, quando perde energia, ele simplesmente perde energia e desacelera. Além disso, os motores CC sem escovas são, na verdade, CA, mas quem está contando? Não há energia reversa que vá fluir quando eles desligam.
Então, qual é o melhor conselho? Pesquise na internet por conselhos para qualquer item, mas principalmente relés e contatores precisam de diodos de proteção inversos. Coisas como conversores DC/DC, ventiladores, luzes e computadores provavelmente não causarão nenhum choque de energia reversa. Mas, mesmo lá, não faz mal ter diodos de proteção, só não vai fazer nada.
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