diode de roue libre

[invitefca7a9a3]

bonjour tout le monde
a quoi sert une diode de roue libre ?
je sais qu'il faut en mettre en parrallele sur chaque bobines( moteur ......) mais pourquoi et dans quel sens faut-il la mettre

merci de vos reponses
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[invited70dc6ff]

elle sert à évacuer les pics d'intensité (instables) générés par un moteur par exemple lorsqu'il est en roue libre . . . je crois faut que je vérifie pour etre totalement sur mais ca doit etre a peut pres ca

[trebor]

Bonjour,
Cette diode court-circuite les pointes de tension ( inverses ) qui naissent aux bornes d'une bobine lors de la coupure de son alimentation ( tension de self induction ), cette tension est destructrice pour les composants telle que transistor, CI,....qui sont sur le circuit de la bobine.
Cette tension de self induction est très élevé, centaine à plusieurs milliers de volts.
La diode de roue libre est branchée en parallèle aux bornes de la bobine avec sa cathode raccordée au positif de l'alimentation de la bobine et son anode au pôle négatif ( sortie de la bobine ), en général la masse.
Sans elle, la panne est inévitable dans de brefs délai.
En circuit base tension, aux bornes des relais, on trouve parfois une résistance qui joue le même rôle.
En fait cette diode devient passante ( un pic de courant circule uniquement entre la bobine et la diode ) lors de la coupure de l'alimentation de la bobine, car la tension de self induction est de sens contraire à la tension normale d'alimentation de la bobine.
A+

[trebor]

Re:
Aux bornes ( ou intégrée dans le transistor ) des transistors ( entre le collecteur et l'émetteur ) on trouve parfois une diode de protection qui court-circuite également les tensions destructrices qui naissent à ses bornes.
La cathode de la diode de protection (roue libre) est reliée pour un transistor NPN au collecteur et son anode à l'émetteur, et l'inverse pour un PNP.
Lorsque la diode de protection est conductrice seul la tension de seuil de la diode (0,7 V) est présente aux bornes du composant qu'il est sensé protéger.
A+

[A voir en vidéo sur Futura]

[Jack]

Attention tout de même. Dans les mosfet, il existe une diode en inverse entre drain et source. cette diode est due à la structure du mosfet, mais ses caractéristiques sont souvent insuffisantes pour protéger le transistor car elles ne sont pas assez rapides.

Bref, il faut choisir des diodes rapides pour bien protéger le transistor lors de son blocage. Des diode de redressement, genre 1N400x sont à éviter de préférence.

A+

[invite6e525d08]

Bonjour,
Je m'excuse tout d'abord de faire revenir un sujet qui date de la dernière coupe du monde.
Je n'arrive pas à comprendre même pas de façon approximative, comment fonctionne une diode. Je pense qu'il me faut un schéma.
J'ai compris qu'une DRL protège quelque dipôle dans le circuit du courant "inverse" auto-induit... Bref, je voudrais un exemple ou si vous avec un lien vers un cours ...
Merci.

[gienas]

Bonjour mybabydontcare* et tout le groupe

... je voudrais un exemple ou si vous avec un lien vers un cours ...

Google avec "diode roue libre" donne 4700 et quelques réponses (en version française), dont la seconde:

http://uuu.enseirb.fr/~dondon/puissa...PUISSANCE.html

[invite6e525d08]

Bonjour mybabydontcare* et tout le groupe

Google avec "diode roue libre" donne 4700 et quelques réponses (en version française), dont la seconde:

http://uuu.enseirb.fr/~dondon/puissa...PUISSANCE.html

Je connais Google merci
C'est très compliqué et ça explique tout le fonctionnement d'une diode, c'est à dire, comment une diode bloque le courant quand il arrive dans le sens contraire de son sens passant, chose que j'admet sans chercher à comprendre pour l'instant...
Peut-être que tu connais la réponse, je reviens dans 3 heures 30 environ avec un schéma sur lequel tu m'expliqueras peut-être ce qu'on protège et comment avec la DRL.
À ce soir s'il te plaît gienas!

[invitee05a3fcc]

Des diode de redressement, genre 1N400x sont à éviter de préférence.

Ca fait plusieurs fois que je vois cette affirmation sur le WEB. Si c'était vrai, il y aurait des millier de milliards de transistor sur la planète en danger de mort ! Une diode est dites "rapide" pour son temps de recouvrement (annulation du courant direct après une inversion de tension aux bornes). Ici, ce qui nous intéresse, c'est le temps de conduction inverse à direct, qui n'est pas spécifié sur la 1N400x, qui est à prendre à compte. Et qui est largement suffisant vue le DV/DT aux bornes de la charge.

[invite_P89]

, c'est le temps de conduction inverse à direct, qui n'est pas spécifié sur la 1N400x, qui est à prendre à compte. Et qui est largement suffisant vue le DV/DT aux bornes de la charge.

Exact pour une 1N4148 4ns, pour une 1N400x par trouvé dans leurs feuilles de données,mais j'ai toujours utilisé ces bonnes diodes sans problème.

PS:encore un et bientôt 500 LOL

[invitee05a3fcc]

Trr=4ns passage conducteur à non conducteur ....aucun intéret en roue libre !
http://www.datasheetcatalog.com/data...1/1N4148.shtml

[f6bes]

Je n'arrive pas à comprendre même pas de façon approximative, comment fonctionne une diode. Je pense qu'il me faut un schéma.

Bjr mybabydontcare,

D'une façon approximative:

Une DIODE ce n'est ni plus ni moins qu'un CLAPET anti retour.
Laisse "passer" dans un SENS, refuse de laisser "passer" dans l'AUTRE sens.
Compare cela à une valve de pneu. L'air peut etre envoyé de l'extérieur vers l'intérieur du pneu, ne peut faire le contraire.
Il fut un temps les DIODES s'appelaient VALVES.
Bonne soirée

[Toufinet]

Il fut un temps les DIODES s'appelaient VALVES.

Eh ben ! On voit qui sont les vieux de la vieille ici !

Age:64056 millions de kms autour du soleil !!

[Jack]

Ca fait plusieurs fois que je vois cette affirmation sur le WEB. Si c'était vrai, il y aurait des millier de milliards de transistor sur la planète en danger de mort ! Une diode est dites "rapide" pour son temps de recouvrement (annulation du courant direct après une inversion de tension aux bornes). Ici, ce qui nous intéresse, c'est le temps de conduction inverse à direct, qui n'est pas spécifié sur la 1N400x, qui est à prendre à compte. Et qui est largement suffisant vue le DV/DT aux bornes de la charge.

Si une 1N400x ne pose pas de problème pour la commande d'un relais, on ne vas pas aller loin pour commander un moteur avec un hacheur. Le trr est de l'ordre de 4µs.

[invitee05a3fcc]

OK pour le hacheur, mais c'est plus une 1N4148, c'est une diode de redressement rapide !
Pour un relais (inférieur à 1A de courant bobine), je préfére une bonne 1N4004 plutot qu'une 1N4148 qui ne supporte quasiment rien en surcharge (400mA)

[Jack]

Personnellement, je ne pensait pas vraiment à une 4148.

Il existe des version rapides de la 1N4000: la UF4000

Il en existe évidemment bien d'autres

[trebor]

Bonsoir,
Pour bien comprendre comment agit la diode de roue libre pour protéger un circuit, il faut comprendre ce qui se passe dans une bobine lorsque que courant ou le champ magnétique varient.
J'ai trouvé un lien pour l'explication http://electronique.pourtous.eu/cours/bobines.php
A+

[gienas]

Bonjour à tous

... J'ai trouvé un lien pour l'explication ...

En effet, le schéma est clair.

Ce même schéma était donné, en fig 8 du lien "google" qui ne convenait pas à mybabydontcare*.

J'ai lu avec attention le lien de trebor, en ce qui concerne la DRL. Je trouve qu'il y manque une information capitale pour comprendre: la diode a, comme on sait, un effet "magique", qui tend à maintenir, quoi qu'il arrive, un courant constant. Pour maintenir ce courant lorsque elle est déconnectée, elle doit inverser la tension qui existe à ses bornes. Du coup, de récepteur qu'elle était, elle devient générateur qui tend à maintenir le courant, qui, bien sûr, finit par s'annuler, quand l'énergie qu'elle contenait est épuisée.

C'est pourquoi, pendant la commande, la diode est bloquée, et devient conductrice à "l'arrêt" (impossible) du courant.

Il faut noter que cette diode, qui a une ddp à ses bornes très faible (0,6V), avec une intensité égale, représente une puissance faible, ce qui allonge très sensiblement le retard à l'ouverture des contacts de relais. En effet, l'énergie à écouler est d'autant plus longue à se résorber, que la puissance instanténée qu'elle dissipe est faible.

Si l'on arrivait à le faire sous une tension nulle, donc une puissance nulle, cela durerait indéfiniment ... (expériences de supraconductivité)



Edit: pour accélérer les temps de réponse, on augmente artificiellement la tension, par une connexion différente, sur l'alimentation, ou on ajoute une Zener à la diode, ou ...

[invitee05a3fcc]

Pour compléter la réponse de Gienas. Sur les imprimantes à aiguille (eh oui, ça existe encore, ce sont les seuls à faire des multicopies carbones), le pulse de courant sur la bobine qui pousse l'aiguille est de l'ordre de la milliseconde. Aussi, il n'y a pas de diode de roue libre. On utilise alors des transistors 400V pour une bobine alimentée en 24V. La surtension (environ 250V) ne fait pas claquer le transistor

[Tropique]

Hello

A l'heure actuelle, le terme de "diode de roue libre" est devenu une sorte d'expression fourre-tout où l'on met des choses très différentes.
A l'origine c'était beaucoup plus étroit et c'était conforme à l'image de "roue libre", càd un dispositif qui déconnecte deux parties de circuit quand certaines conditions sont remplies, de la même façon qu'un cliquet désolidarise la roue de son mécanisme d'entraînement lorsque celle-ci tourne plus vite.
Je ne vais pas me lancer dans un combat d'arrière-garde, de toutes façons c'est entré dans le langage et dans les moeurs, mais il est quand même utile de différencier les applications, qui sont très différentes, et ont des exigences particulières quant aux spécifications des composants.
Un exemple très proche de la signification originale est la mise en série d'une diode avec un moteur, pour éviter que celui-ci ne fonctionne en génératrice lorsque l'alim est coupée, ou que le mécanisme entraîné tourne plus vite que la vitesse nominale du moteur.
Un autre exemple, plus "électronique", est le convertisseur résonnant; voir image.
Dans cette topologie, un circuit résonnant série permet le fonctionnement en classe E. La diode D3 permet, lorsque la phase de transfert d'énergie vers le secondaire est terminée, d'éviter que la tension stockée dans Cres ne se décharge à nouveau dans les éléments inductifs et ne finisse par dissipper l'énergie dans une oscillation amortie entre les phases actives.
D3 commute au zéro de courant et au maximum de tension.
La présence de D3 modifie les conditions initiales pour les cycles suivants, ce qui signifie que sans précautions particulières, la tension Vce de Q1 s'inverserait. On rajoute donc une deuxième diode, D1, qui permet de découpler le transistor du reste du circuit lors de cette condition; alternativement, on peut mettre une diode D2 pour bloquer le collecteur au niveau de la masse: cette diode est une diode de récupération: elle recycle l'excédent d'énergie vers l'alimentation.
Le deuxième schéma est un convertisseur "buck" classique. La diode D5 procure un chemin au courant de la self lorsque le transistor est bloqué; en français, il n'y a pas d'autre mots que "roue libre" pour décrire cette fonction. L'anglais est plus riche: ça s'appelle une "catch diode" (parce qu'elle "attrappe" le terminal laissé libre de la self).
Enfin, il y a la fonction de dérivation des extra-courants de rupture aux bornes d'une self: en anglais, cela porte le nom de "quenching"; je crois que l'équivalent en français est "diode d'étouffement", mais ça doit être tombé en désuétude. A ce propos, il faut une certaine prudence: bien qu'une diode lente soit suffisante quand les choses vont bien, il peut en aller différemment dans d'autres conditions. Ce n'est pas le forward recovery qui est en cause (sauf rares exceptions), mais bien le reverse recovery.
La constante de temps de l'élément inductif avec la diode aux bornes sera souvent assez longue, typiquement plusieurs dizaines de ms; si le transistor de commande se remet à conduire durant cette phase, la diode va de nouveau devoir se bloquer, mais si c'est une diode lente, elle va se comporter comme un court-circuit pendant quelques µs, le temps que les charges s'évacuent. Il y aura donc une pointe de courant, brève mais importante, d'autant plus que le circuit aura été largement dimensionné.
A priori, il n'y a pas de raison que le circuit de commande commute aussi rapidement, l'élément électromagnétique étant incapable de suivre la cadence.
En réalité, il y a des cas ou cela peut se produire: par exemple si le relais est commandé par la détection de porteuse dans un canal de communication perturbé ou bruité. Dans ce cas, il y aura plusiers dizaines de commutations par seconde ("chattering"), et l'inductance n'arrivera jamais à se décharger, entretenant un courant dans la diode. Si la commande est en 5V, cela n'aura vraisemblablement pas de conséquences, par contre avec des tensions télécom de 24V ou 48V et un bon surdimensionnement, le transistor de commande va périr rapidement.
Donc en résumé, il y a au moins 4 rôles distincts repris sous l'appelation diode de roue libre.
-Freewheeling (l'original)
-Recuperation
-Catch
-Quenching (l'acception actuelle la plus courante)
A+

[minioim]

Salut à tous,

je déterre un peu (7 ans... une paille ^^, mais vu que ça évite un nouveau sujet...

j'ai acheté un relais avec un résistance de protection (en parallèle de la bobine). j'ai vu le même modèle avec diode de roue libre mais... plus tard ^^

la question que je me pose est la suivante sur un montage en 12V est ce qu'une résistance "de roue libre" est une moins bonne idée qu'une diode? en gros, dans quelle situation une résistance serait préférable (si il y en a), dans quelle situations les 2 montages sont équivalents? et enfin je suppose que pour tout le reste il y a maste.. il vaut mieux une diode mais bon...

merci de m'éclairer

[trebor]

Bonjour à tous,

Une diode c'est mieux car ça ne consomme aucun courant lorsque la bobine est alimentée.

Avec une diode la tension d'induction produite par la bobine ne sera que de 0,6 volt, avec la résistance se sera plus mais je ne sais pas de combien, ça dépend de la nature de la bobine et de la tension d'alimentation et de la valeur de la résistance.

Mais voyons ce qu'en pense les pros du forum ?

Bonne journée à tous

[invite6a6d92c7]

Bonjour,

C'est un peu compliqué, je vais essayer d'être concis. Contrairement à ce qu'on entend parfois (souvent), ces dispositifs ne servent pas à évacuer un "pic de courant" (il n'y a absolument pas de pic de courant, il circulera au maximum dans le circuit de roue libre le courant qui circulait avant la coupure), ni à "évacuer une surtension" mais à EMPÊCHER une surtension!

Au sens transitoire, on peut considérer la bobine comme une source de courant. Admettons qu'il circulait avant la coupure un courant I₀, le courant d'alimentation du relais. Lorsqu'on va couper, ce courant I₀ ne pourra pas disparaître instantanément : modifier le courant qui circule dans une inductance, c'est modifier la quantité d'énergie qu'elle a emmagasiné. Si on veut diminuer le courant, il faut récupérer l'énergie, c'est comme ça! Si on ne le fait pas rapidement, la tension va grimper, grimper... Jusqu'à atteindre la tension de claquage de la jonction ou du contact, un arc électrique rend la jonction/le contact conducteur à nouveau, l'énergie s'écoule et voilà. Sauf que ça tue les interrupteurs (mécaniques ou électroniques) à très court terme...

Donc on va donner un chemin au courant. Il ne faut pas oublier que c'est une source de COURANT: la court-circuiter n'est pas dangereux du tout (c'est là qu'elle donne le moins de puissance, c'est comme une source de tension à vide), par contre interdiction de la mettre à vide, d'où le circuit de roue libre. L'énergie initialement stockée par la bobine vaut L.I²/2, nous on va la récupérer en U*I*t. I, on ne peut pas agir dessus (il vaut I₀ au départ, puis il diminue vers 0). Par contre on peut agir sur U : si U est grand, t sera petit (évacuation rapide). Si U est petit, t sera grand.

U est due à ce qu'on branche mais aussi à la résistance interne de la bobine : si on court-circuitait une bobine idéale précédemment "chargée", le courant circulerait infiniment longtemps à l'intérieur, sans jamais décroître/ Évidemment ce n'est pas vrai : la résistance interne va le faire diminuer de façon exponentielle. La simple diode compte beaucoup là dessus: simple, pas cher, efficace, et surtout ne dissipe aucune puissance à l'état ON, donc le rendement est bon. Et puis ce n'est pas compliqué à mettre en œuvre, si la diode est assez rapide, ça roule.

Mais dans certains cas on veut accélérer la diminution du courant... Il faut donc ajouter une chute de tension supplémentaire: on augmente U, t diminuera. Globalement deux solutions existent : celle que j'aime bien, à Zener+diode en anti-série (diode "vers le haut", Zener "vers le bas"), et celle que j'aime moins bien, à base de résistance ou de diode + résistance. Dans le premier cas, la tension en roue libre s'évalue assez facilement, puisque c'est la tension Zener + la tension directe de la diode classique. Avec la résistance ça dépend fortement du courant I₀ : c'est R*I₀. C'est le contraire de ce qu'on pourrait penser: si R est très petite, la décroissance est lente. Pour accélérer il faut mettre une GRANDE résistance (P=RI², I est fixé par le système, donc on récupèrera d'autant plus d'énergie que R est grande).

Alors on met 10k ou une Zener de 100V et ça roule? Pas vraiment... C'est pour ça que ces solutions sont plus délicates à maîtriser qu'une bonne diode en anti-parallèle, qui suffit dans 99% des cas. Imaginons une commutation en émetteur commun: un transistor NPN dont l'émetteur est à la masse, et une bobine reliée entre le collecteur et le +, avec son circuit de roue libre. L'alimentation est en 24V. La tension appliquée à l'émetteur, 0V (masse), est fixe. La tension sur le + est fixe (24V). On s'intéresse au potentiel de collecteur. Dans le cas d'une diode avec une chute de tension de 0,7V, on retrouvera au collecteur 24-0,7V = 23,3V, pas de problème.

Mais si on met une Zener de 50V? La bobine se "déchargera" rapidement, oui. Mais au niveau du collecteur? On aura 24-50= -26V. Eh oui, le collecteur se retrouve à un potentiel plus BAS que l'émetteur... Le transistor est polarisé en inverse! Pas sûr que ça lui plaise beaucoup... Donc ces deux solutions sont à manier avec des précautions.



Je me demande si ton relais a une bête résistance, ou plutôt une association diode+résistance. L'avantage de la deuxième option est que la résistance ne consomme rien quand le relais est alimenté! Si ça a été fait ainsi par le fabriquant, on peut imaginer que c'est bien fait. Mais ce n'est pas une raison pour mettre une résistance au pif à chaque fois ; au mieux inutile, au pire nuisible!



Bonne journée

[gienas]

Bonjour à tous

Je suis globalement d'accord, mais pas sur ce "détail" qui est une erreur:

... si on met une Zener de 50V? La bobine se "déchargera" rapidement, oui. Mais au niveau du collecteur? On aura 24-50= -26V. Eh oui, le collecteur se retrouve à un potentiel plus BAS que l'émetteur... Le transistor est polarisé en inverse! Pas sûr que ça lui plaise beaucoup... Donc ces deux solutions sont à manier avec des précautions ...

Quel que soit le mode de protection (ou de non protection), la tension de collecteur a la bonne polarité, mais de valeur différente.

Vcc + 0,6V pour une simple diode à Vcc + infini sans rien. Bien entendu, le transistor perd la vie au premier coup et l'affaire est réglée.

C'est pourquoi faut toujours protéger.

Faire autre chose que la diode, c'est pour améliorer le temps de réponse du contact du relais. Il est le plus long avec la diode (0,6V est très proche de zéro en effet et maintient le courant parfois de près de 100 ms), et il se raccourcit très sensiblement en augmentant la surtension. La limite à ne pas dépasser, c'est l'avalanche du transistor.

La résistance, a "doser", y parvient, mais au prix d'une consommation perdue en pertes pendant l'alimentation de la bobine. Elle a l'avantage d'être unique, devant diode + Zener, et surtout, de n'être jamais montée à l'envers.

[invite6a6d92c7]

C'est exact, merci pour la rectification! Et si on cumule résistance + diode (déjà vu)? On a l'avantage de la résistance sans la surconsommation... Mais toujours deux composants, c'est vrai. Je suis plutôt utilisateur de Zener + diode pour ma part, lorsque la simple diode est trop lente!

[Antoane]

Bonjour,
Fun techno fact :
dans les imprimantes qui, dans votre lointaine jeunesse, utilisaient des aiguilles frappant le papier au travers d'un ruban encré pour imprimer, les aiguilles étaient mues par des solénoïdes. Le problème, c'est qu'on n'avait pas le temps d'attendre que le courant décroisse (lentement) dans la bobine en dissipant l'énergie dans une diode (ou m^mee une diode + zener) pour que l'aiguille revienne en position. On ne mettait donc pas de protection et ce sont les élements parasites du montages qui absorbaient l'énergie, d'autant plus rapidement qu'apparaissait une sur-tension de ~200V sur le collecteur du transistor (dimensionné en conséquence).

[minioim]

Merci a tous! Je vais relire tout ça au calme mais donc dans l'ensemble c'est pas forcément moins bon.... Juste que la Conso sera augmentée par rapport a une diode. Le système étant monté sur moto, je doute que les quelques mA de différence seront bien méchant

Merci

[stefjm]

Bonjour,

Le truc général à savoir est qu'on associe une source de tension à une source de courant pour faire un transfert de puissance. (Tout se ramène à cela.)
On transfert alors une énergie correspondant U.I.t.

Lors de l'ouverture de ce circuit, il faut :
- maintenir les pattes en l'air de la source de tension, qui de retrouve à courant nul. (ouverture d'un interrupteur)
- Court-circuiter les pattes de la source de courant, qui se retrouve à tension nulle : La fameuse diode de roue libre.
Dans de mode, on n'échange aucune énergie car tension nulle pour la source de courant et courant nul pour la source de tension.

Cordialement.

[Antoane]

Bonjour,

Problème : dans ce cas, le relais ne retombe jamais.

PS : Tu me donneras l'adresse de ton fournisseur de diodes et d'inductances.


Après une semaine à chercher, j'ai trouvé comment minimiser les couplages entre mes bobines : il suffit de les mettre orthogonales les unes aux autres.
C'est possible dans un espace à 6 dimensions

[invitee05a3fcc]

Dans de mode, on n'échange aucune énergie car tension nulle pour la source de courant et courant nul pour la source de tension.

Ouais ! Stefjm a inventé le relais qui consommera rien . Faut breveter et ta fortune est faite !