Diodo em paralelo com motor escovado: qual é sua função?

Motores de corrente contínua escovados são muito utilizados em projetos de modelismo, brinquedos, pequenos barcos, carrinhos e mecanismos controlados eletronicamente. Apesar da simplicidade, esses motores podem gerar picos de tensão capazes de provocar interferências e até danificar componentes do circuito de acionamento.

Uma forma comum de proteção é colocar um diodo em paralelo com o motor. Esse componente é conhecido como diodo de roda livre, diodo de retorno ou flyback diode.

Neste vídeo, mostro sua utilização e explico por que ele pode ser importante no circuito.

Monte seu Próprio Rádio Controle
Monte seu Próprio Rádio Controle
Aprenda eletrônica na prática montando um rádio controle funcional do zero.
CONHEÇA O CURSO →

Por que o motor produz uma tensão reversa?

O enrolamento do motor possui um comportamento indutivo. Enquanto existe corrente circulando, parte da energia fica armazenada no campo magnético criado em seu interior.

Quando o transistor, relé ou interruptor corta repentinamente a alimentação, a corrente não consegue desaparecer de forma instantânea. O campo magnético começa a se desfazer e o motor produz uma tensão de polaridade contrária, tentando manter a corrente circulando.

Esse fenômeno é chamado de força contraeletromotriz ou tensão reversa. Em inglês, também aparece como back EMF.

O pico produzido pode ser muito superior à tensão utilizada para alimentar o motor. Mesmo um pequeno motor ligado a uma bateria de baixa tensão pode gerar um pulso capaz de danificar o transistor, o MOSFET ou outro componente eletrônico responsável pelo acionamento.

Qual é a função do diodo em paralelo?

O diodo oferece um caminho para a corrente do motor quando a alimentação é interrompida.

Durante o funcionamento normal, ele permanece reversamente polarizado e praticamente não conduz. Quando o transistor desliga e surge a tensão reversa, o diodo passa a conduzir, permitindo que a energia armazenada circule e seja dissipada gradualmente.

Com isso, o diodo ajuda a:

  • limitar o pico de tensão;
  • proteger o transistor ou MOSFET;
  • aumentar a confiabilidade do circuito;
  • reduzir o risco de falhas;
  • diminuir parte das interferências produzidas pelo desligamento do motor.

Sem essa proteção, o componente de acionamento pode ser submetido repetidamente a tensões superiores ao seu limite.

Como ligar o diodo no motor?

Em um sistema de rotação unidirecional, o diodo é ligado em paralelo com os terminais do motor, mas invertido em relação à alimentação normal.

A ligação geralmente é feita da seguinte maneira:

  • o cátodo do diodo, identificado pela faixa, fica ligado ao terminal positivo do motor;
  • o ânodo fica ligado ao terminal negativo do motor.

Nessa posição, o diodo não conduz quando o motor está recebendo a alimentação correta. Ele somente entra em condução quando aparece o pico de tensão com polaridade invertida.

Se o diodo for instalado ao contrário, ele poderá provocar um curto-circuito assim que a alimentação for ligada.

Diagrama da ligação

O diagrama abaixo representa uma aplicação unidirecional, na qual o motor gira somente em um sentido e é acionado por transistor ou MOSFET.

Ligação correta do diodo em paralelo com motor escovado Motor escovado acionado por transistor ou MOSFET, com o diodo de proteção ligado aos dois terminais do motor. O cátodo, identificado pela faixa, está conectado ao positivo. DIODO DE PROTEÇÃO EM PARALELO COM O MOTOR FONTE CC + MOTOR ESCOVADO DIODO Cátodo no positivo faixa voltada para cima CORRENTE APÓS O DESLIGAMENTO TRANSISTOR OU MOSFET Ligação indicada para motor acionado em apenas um sentido

Atenção aos controladores com marcha à ré

Existe uma limitação muito importante: essa ligação com um único diodo em paralelo é indicada para motores acionados em apenas um sentido.

Em automodelos e nautimodelos, é comum utilizar um ESC com marcha à ré. Nesse tipo de controlador, uma ponte H inverte a polaridade aplicada ao motor para mudar o sentido de rotação.

Se um único diodo comum for colocado diretamente nos terminais desse motor, ele poderá entrar em condução quando o ESC aplicar a polaridade inversa. Na prática, isso pode produzir um curto-circuito e danificar o diodo ou o controlador.

Portanto:

  • em acionamentos unidirecionais, o diodo de roda livre pode ser colocado em paralelo com o motor;
  • em sistemas bidirecionais com ponte H, não se deve instalar um único diodo dessa maneira;
  • em ESCs comerciais, deve-se seguir o sistema de supressão recomendado pelo fabricante.

Essa diferença é essencial em aplicações de modelismo, pois muitos barcos e carrinhos utilizam marcha à ré.

Diodo de proteção e capacitor têm a mesma função?

Não exatamente.

O diodo de roda livre oferece um caminho para a corrente gerada pela indutância do motor quando sua alimentação é interrompida. Sua principal finalidade é proteger o componente eletrônico responsável pelo acionamento.

Os capacitores instalados nos terminais do motor são usados principalmente para reduzir os ruídos elétricos produzidos pelas escovas e pelo comutador. Esses ruídos podem interferir no receptor e em outros circuitos eletrônicos.

Em algumas montagens unidirecionais, o motor pode utilizar tanto o diodo quanto capacitores, pois cada componente atua de forma diferente.

Interferências produzidas pelo motor escovado

As escovas fazem e desfazem contatos rapidamente enquanto o motor gira. Esse processo produz pequenos arcos elétricos e ruídos que podem se propagar pelos fios de alimentação.

No modelismo, essas interferências podem causar:

  • movimentos inesperados dos servos;
  • falhas momentâneas no receptor;
  • redução do alcance do rádio;
  • comportamento irregular do controlador;
  • ruídos em circuitos de áudio ou sensores.

Além dos componentes de supressão, algumas práticas ajudam a reduzir esses problemas:

  • manter os fios do motor curtos;
  • trançar os dois fios de alimentação do motor;
  • afastar o receptor e a antena;
  • revisar as escovas e o comutador;
  • utilizar conexões firmes;
  • evitar emendas mal isoladas.

Como escolher o diodo

O diodo deve suportar a corrente que circulará durante a dissipação da energia e uma tensão reversa superior àquela presente no circuito.

A escolha não deve considerar apenas a tensão da bateria. Também é necessário avaliar:

  • corrente consumida pelo motor;
  • corrente de partida;
  • frequência de acionamento;
  • tensão reversa suportada;
  • velocidade de recuperação do diodo;
  • características do transistor ou MOSFET.

Motores maiores podem exigir diodos com maior capacidade de corrente. Um componente adequado a um motor pequeno pode não suportar a energia produzida por um motor de maior potência.

O diodo deve ficar próximo do motor?

Sempre que possível, o componente deve ser colocado próximo aos terminais do motor. Isso reduz o comprimento do caminho percorrido pelo pulso e ajuda a limitar sua propagação pelos fios.

O diodo pode ser soldado diretamente nos terminais, desde que:

  • sua polaridade esteja correta;
  • os terminais fiquem bem isolados;
  • ele não encoste na carcaça;
  • não interfira nas partes móveis;
  • fique protegido contra vibrações;
  • suas especificações sejam adequadas ao motor.

No nautimodelismo, também é necessário protegê-lo contra umidade e possíveis infiltrações.

Testando a ligação

Antes de conectar a bateria, confira a faixa que identifica o cátodo do diodo. Ela deve estar voltada para o terminal que será positivo durante o funcionamento normal do motor.

Faça o primeiro teste com uma fonte protegida ou com limitação de corrente, sempre que possível. Observe se o motor funciona normalmente e se o diodo apresenta aquecimento.

Se o diodo aquecer imediatamente, desligue a alimentação e revise a polaridade. Um diodo invertido pode estar provocando um curto-circuito.

Também verifique a temperatura do transistor, do motor, dos fios e dos conectores durante os testes.

Uma proteção simples, mas que precisa ser aplicada corretamente

O diodo em paralelo com o motor é uma solução simples e eficiente em circuitos de acionamento unidirecional. Ele protege o transistor ou MOSFET contra os picos de tensão gerados quando a corrente do motor é interrompida.

Entretanto, sua instalação exige atenção à polaridade e ao tipo de controlador utilizado. Em sistemas que invertem a rotação por meio de uma ponte H ou ESC com marcha à ré, a colocação de um único diodo diretamente em paralelo com o motor não é apropriada.

Entender essa diferença ajuda a construir circuitos mais seguros e evita danos aos equipamentos utilizados no modelismo.

Se você deseja aprender mais sobre motores, controladores, receptores e sistemas eletrônicos aplicados ao rádio controle, conheça o meu curso de Rádio Controle — Método 7H RC.

Deixe um comentário

O seu endereço de e-mail não será publicado. Campos obrigatórios são marcados com *