La diode de roue libre

La diode de roue libre

La diode de roue libre se connecte en parallèle d'une charge inductive pour la continuité du courant électrique dans l'inductance.

 

Lorsqu'on pilote une indutance par un transistor (qui marche en tout ou rien, comme un interrupteur), du courant passe dedans. Et à l'ouverture du transistor, il faut que le courant puisse continuer à circuler : il faut assurer la continuité du courant.

 

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Diode de roue libre en parallèle avec l'inductance

 

En examinant les 2 phases du schéma ci dessous, on voit :

 

- A gauche : l'interrupteur K est fermé, le courant s'établit dans l'inductance L et est limité par la résistance r en régime établi. Par exemple, pour une bobine de relais 12V standard, la résistance se situe autour de 350 Ohms, ce qui limite le courant à 35mA environ (12V/350Ohms).

 

La diode de roue libre est bloquée. Elle voit en inverse la tension d'alimentation à ses bornes, mais aucun courant ne la traverse.

 

- A droite : l'interrupteur vient juste de s'ouvrir. Le courant qui circule dans l'inductance trouve un chemin dans la diode qui devient passante. Aux bornes de l'inductance, la tension change brutalement pour assurer la continuité du courant. Ce changement de tension est spontané. Si on néglige la tension aux bornes de la diode, la constante de temps vaut L/r, comme à l'établissement du courant lorsqu'on ferme K.

 

Comparaison entre inductance et volant d'inertie

 

L'inductance a comme propriété essentielle qu'on ne peut pas rompre brutalement le courant qui la traverse. Elle assure une continuité de courant, comme un objet en mouvement a une continuité de vitesse (si la vitesse passe brutalement d'une certaine valeur à 0, c'est un choc violent et destructeur !). Pour l'inductance, la rupture brutale du courant (di/dt très élevé) entraîne une surtension dangereuse pour les composants électroniques qui sont autour.

 


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Comparaison inductance et volant d'inertie

 

L'inductance en électricité correspond à la masse en mécanique. Les énergies stockées correspondantes valent :

 

1/2.L.i² (L : inductance, i : courant)

1/2.m.v² (m : masse, v : vitesse)

 

Rôle de la diode de roue libre

 

Si on ne met pas la diode de roue libre aux bornes d'un relais, d'un moteur à courant continu, etc, le courant ne peut "aller nulle part", va décroître ainsi très vite et créer une surtension qui détruira le transistor K. La diode de roue libre écrête cette surtension en offrant un passage pour le courant.

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Commande de charge inductive RL sans diode de roue libre !

 

Dimensionnement de la diode de roue libre

 

La diode de roue libre doit supporter en tension la tension d'alimentation. Si on pilote un moteur ou un relais en 24V, la diode doit supporter au moins 24V, mais il faut prendre une marge pour la fiabilité;

La diode de roue libre doit supporter en courant le courant circulant dans l'inductance. En effet, juste à l'ouverture du transistor, 100% du courant de l'inductance va dans la diode de roue libre.

Pour la commande de relais, la diode 1N4148 classique est idéale (100V, 200mA).

 

Exemple d'utilisation : diode de roue libre et commande d'un relais 12V

 

On souhaite commander un relais 12V avec un transistor NPN (BC547, 2N3904, 2SC945, etc). Lorsque le transistor est passant (saturé), c'est presque un fil. La tension à ses bornes (Vcesat) vaut 0.1V environ. Le relais fait contact et voit 12V-0.1V=11.9V à ses bornes.

 

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Relais et diode de roue libre

 

Note : sur ce schéma, on ne voit que la bobine du relais.

 

Quand on ouvre le transistor, la diode de roue libre D entre en conduction. La tension à ses bornes vaut environ 0.6V. Le potentiel du collecteur monte alors à 12.6V jusqu'à la fin du passage du courant. Quand il n'y a plus de courant dans la bobine, le potentiel du collecteur vaut à nouveau 12V précisément et la diode de roue libre est bloquée. Il ne se passe alors plus rien.

 

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Exemple de relais 12V et diode de roue libre 1N4148 standard

 

Applications de la diode de roue libre

 

Les diodes de roue libre sont nécessaires dans ce type d'applications

 

- commande de relais
- hacheur série

 

http://www.astuces-pratiques.fr/electronique/hacheur-serie-schema

- alimentations à découpage buck (convertisseur DC/DC non isolé)

 

Alim à découpage 12V 3.3V :

http://www.astuces-pratiques.fr/electronique/alimentation-a-decoupage-12v-3-3v-schema

 

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Relais et diodes de roue libre : fabrication industrielle de cartes en grande série

Avis des internautes en moyenne 2.85 pour 26 votes
  La diode de roue libre, publié par nina67 le 18 Novembre 2013
Les 10 outils indispensables pour l'électronique
Nina67
6 COMMENTAIRES
siteca

un peu de calcul pour différentes structures

ajt

J'avais oublié tout ça..... Merci pour la clarté des explications

alphani2000

tres interessant.

bilel belkhiri

Je veux faire une carte arduino c'est quoi le dimensionnent de diode , carte redresseur et capacité et merci

nina67

bonsoir, pourquoi voulez vous redresser une tension pour une carte Arduino ? C'est pour l'alimenter ? Un port USB et le 5V ne vont pas ? Cordialement

jamal

Merci c'est très intéressant

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