Quando / por que você usaria um diodo Zener como diodo do volante (na bobina de um relé)?

Acabei de cogitar o tutorial em http://www.electronics-tutorials.ws/io/io_5.html e, na discussão dos diodos do volante, inclui esta frase sem maiores explicações:

Além de usar diodos do volante para proteção de componentes semicondutores, outros dispositivos usados ​​para proteção incluem RC Snubber Networks, varistores de óxido de metal ou diodos MOV e Zener.

Eu posso ver como uma rede RC pode ser necessária se for um dispositivo grande e, portanto, a bobina pode estar retrocedendo mais corrente do que você deseja dissipar através de um único diodo. (Corrija-me se não for esse o motivo.)

Eu não tenho idéia do que é um MOV, por enquanto vou ignorar esse. :-)

Eu li um pouco sobre os diodos Zener, mas não entendo por que a tensão de quebra reversa mais baixa pode ser desejável aqui?

Edit: Também estou intrigado com o seguinte diagrama do tutorial acima:

Isso não pegaria nenhuma voltagem de retorno e a jogaria na rede Vcc? Não seria uma idéia melhor ter a bobina do relé entre TR1 e o terra, e o diodo dissipando a tensão de retorno para o terra?

A corrente da abertura do relé não entra no trilho Vcc. Segue o caminho mostrado aqui:

A energia armazenada é dissipada na queda do diodo e na resistência da bobina do relé.

Na configuração do diodo Zener, a energia armazenada é dissipada em toda a tensão Zener do diodo. V * I é uma potência muito maior, então a corrente cairá mais rápido e o relé poderá abrir um pouco mais rápido:

Os MOVs são diferentes dos Zeners, mas cumprem uma função de circuito semelhante: absorvem energia quando a tensão excede um determinado nível. Eles são usados ​​para proteção contra sobretensão, não para itens de precisão, como reguladores de tensão.

A taxa na qual o campo magnético entrará em colapso em um solenóide, eletroímã ou dispositivo semelhante quando a energia for removida será proporcional à tensão que é permitida a aparecer através do dispositivo. Se alguém operar um solenóide ou relé de 12 volts com um botão de pressão e sem proteção contra retorno, liberar o botão poderá fazer com que centenas ou milhares de volts apareçam na bobina até o campo entrar em colapso; por causa da grande tensão na bobina, no entanto, o campo entraria em colapso quase instantaneamente.

A adição de um diodo simples impedirá que qualquer tensão significativa apareça no solenóide ou no relé quando ele for liberado. No entanto, também fará com que a bobina permaneça magnetizada por muito mais tempo do que faria de outra forma. Se o campo magnético de uma bobina de relé levasse 5ms para atingir a força total em 12 volts, levaria cerca de 17 vezes esse tempo (ou seja, 85ms) para dissipar através de um diodo de captura. Em algumas situações, isso pode ser um problema. A adição de outros circuitos à queda de tensão pode permitir que a bobina seja desenergizada muito mais rapidamente.

BTW, se alguém estiver trocando muitos relés de 12V com freqüência, eu esperaria que alguém pudesse economizar uma quantidade razoável de energia fazendo com que os diodos do grampo carregassem uma tampa e, em seguida, retirando energia dessa tampa para algum outro propósito. Não tenho certeza se ou onde isso foi feito, mas em algo como uma máquina de pinball, parece que pode ser um conceito útil.

O diodo zener normalmente entra em série com o diodo de roda livre, catodo para catodo (apontando um para o outro). Isso faz com que a tensão entre em colapso mais rápido e, portanto, o campo da bobina entre em colapso mais rápido e, portanto, o relé / solenóide se abre mais rapidamente. Nas fontes de alimentação comutadas (SMPS), isso também é conhecido como amortecedor zener.

^{simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab}

Veja também esta pergunta / resposta: questão do diodo zener

Algumas dessas respostas estão confusas sobre o que acontece com um diodo simples. A energia é dissipada principalmente no Rcoil, não no diodo.

A chave é que, ao usar um diodo, a dissipação é um decaimento exponencial de RL (como RC). É exponencial que leva tanto tempo (especialmente porque a corrente de liberação pode ser de apenas 20%). Com um zener, é uma queda linear para zero.

Isso simula um relé real a partir de seus valores de folha de dados de R e L.

^{simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab}

Você notará que o tempo LIGADO (aumento atual) é maior que o tempo desligado usando um diodo (L1, D1).

Isso não está correto, pois a indutância é maior (0,74 H) quando a armadura do relé está fechada (melhor circuito magnético) do que quando aberta (0,49 H). O tempo real On (com 0,49H) e o tempo off com um diodo são quase os mesmos.

As correntes L2, L4 são as mesmas, pois há a mesma queda nos dois casos (e o mesmo Vdrain no feto).

Ignore isso

^{simule este circuito}

Aqui está uma nota de aplicativo sobre o uso de diodos + Zener normais para proteger componentes e ainda desenergizar rapidamente. Mostra tempo de decaimento e valores de tensão para vários métodos.