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¿Qué es el diodo de rueda libre?
Un diodo de rueda libre es básicamente un diodo conectado a través de los terminales de carga inductivos para evitar el desarrollo de alto voltaje a través del interruptor. Cuando se apaga el circuito inductivo, este diodo proporciona una ruta de cortocircuito para el flujo de corriente de decaimiento del inductor y, por lo tanto, la disipación de la energía almacenada en el inductor. Este diodo también se llama Flywheel o diodo Flyback.
Propósito del diodo de rueda libre
El propósito principal del diodo de rueda libre o flyback es liberar la energía almacenada en el inductor al proporcionar una ruta de cortocircuito. Esto es necesario, de lo contrario, una caída repentina en la corriente del circuito dará lugar a un alto voltaje a través de los contactos del interruptor y el diodo.
Para una mejor comprensión, consideremos la siguiente figura.
Cuando el interruptor S está cerrado, la corriente de estado estable I a través del circuito es (V/R) y, por lo tanto, la energía almacenada en el inductor es (LI2)/2. Cuando se abre este interruptor S, la corriente decaerá repentinamente a cero desde el valor constante I = (V/R). Debido a esta disminución repentina de la corriente, aparecerá un alto voltaje inverso (según la ley de Lenz) igual a L(di/dt) en los terminales del inductor y, por lo tanto, en el diodo y el interruptor. Esto provocará chispas en los contactos del interruptor. Si este voltaje inverso excede el voltaje inverso máximo del diodo, entonces puede dañarse. Para evitar tales situaciones, se conecta un diodo, llamado diodo de rueda libre o flyback, a través de la carga inductiva RL, como se muestra en la figura a continuación.
Para una mejor comprensión de cómo el diodo de rueda libre evita tales sobretensiones y cuándo entra en juego, centrémonos en el principio de funcionamiento y el diagrama del circuito del diodo flyback.
Principio de funcionamiento del diodo de rueda libre:
En la figura 1, la carga inductiva RL está conectada a la fuente de CC a través del interruptor SW y el diodo D. Cuando este interruptor SW se cierra en t = 0 segundos, la corriente comienza a fluir a través de la carga. Esta corriente se acumula en el inductor y alcanza su valor constante después de algún tiempo (aproximadamente 2-3 constantes de tiempo).
Cuando el interruptor SW se abre en t = 0 (digamos), la corriente en el circuito tiende a decaer a través de la carga. Esta caída de corriente a través del inductor da como resultado el desarrollo de un voltaje inverso igual a L(di/dt) a través de los terminales del inductor. Este voltaje inverso a través de la terminal del inductor hace que el diodo de rueda libre se polarice hacia adelante. Por lo tanto, el diodo de rueda libre se comporta como un interruptor cerrado, como se muestra en la figura a continuación.
Por lo tanto, la corriente del circuito principal se transfiere al circuito que consta de diodo de rueda libre FD, R y L como se muestra en la figura anterior. En este nuevo circuito, la corriente decaerá exponencialmente a cero. Esta corriente decreciente en el circuito se da a continuación.
Por lo tanto, vemos que el diodo de rueda libre disipa la energía almacenada en el inductor al proporcionar una ruta de cortocircuito. También proporciona un camino corto para la caída exponencial de la corriente del circuito. Por lo tanto, no se induce alto voltaje. Por lo tanto, los interruptores y el diodo están protegidos contra el alto voltaje.
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