继电器@@为什么两端@@要并联@@二极管@@@@?

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1. 电感@@和@@电感@@器@@@@

电感@@(inductor)是一个绕在磁性材料上的导线线圈@@(coil),电感@@通以电流时产生磁场@@(magnetic field),磁场很懒@@,不喜欢变化@@,结果@@呢@@,电感@@就成为阻碍其电流@@(current)变化的@@188足彩外围@@app 。

如果流过电感@@的电流恒定@@,电感@@就很高兴@@,不用对电子@@流出任何力@@(force),此时的电感@@线圈就是普通导线@@。

如果我们想中断电感@@中的电流@@,电感@@就会出力@@(电动势@@,EMF),试图@@维持其中电流@@。如果电感@@自身构成回路@@,电路@@中又没有电阻@@(resistance),那么理论上@@,电子@@流永远在循环流动@@。但是@@,除非我们采用超导体@@,否则所有的导线都对电流有阻碍作用@@,最终电感@@电流将衰减@@(decay)为零@@,且电阻越大@@@@,衰减越快@@。不过@@,感抗@@(inductance)越大@@,衰减则越慢@@。如图@@@@1所示@@。

图@@1:中断电感@@电流时储存的能量释放@@@@  

图@@1:中断电感@@电流时储存的能量释放@@@@  

一旦电流变为零@@@@,由于电感@@总是试图@@阻碍电流变化@@,此时它又想维持电路@@电流为零@@@@。

所以@@,当我们把电感@@接入电路@@中时@@,电感@@马上出力@@,试图@@阻碍电流增加@@,但是@@电流还是慢慢在增加@@。电感@@感抗@@越大@@@@,电流增大的速度越慢@@。当电流不再增加而到达稳态值@@后@@,电感@@又乐不可支了@@,不用再出力了@@!如图@@@@2所示@@。

图@@2:电感@@电路@@@@ON

图@@2:电感@@电路@@@@ON

当我们切断电感@@中的电流时@@,电感@@又出力想维持稳态电流值@@@@。如果此时电感@@与一个电阻相@@连@@,则电阻两端@@的电压是其电阻值@@与电流的乘积@@。由于电感@@最大的本事就是阻止电流的突变@@,因此@@,不管电阻值@@是多少@@,在电路@@被切断后的瞬间@@,电感@@中的电流与切断前是一样的@@。如果电阻值@@很大@@,则电流与电阻的乘积也非常大@@,结果@@,电感@@上会产生瞬时的高电压@@。如图@@@@3所示@@。

电感@@电路@@@@OFF

图@@3:电感@@电路@@@@OFF

由于电感@@中的电流不能突变@@,如果要切断电感@@电路@@@@@@,我们总是需要提供电感@@电流释放@@回路@@。假如没有提供释放@@回路@@,电感@@电流就会自寻通道@@,比如@@,通过空气释放@@@@,通过开关触点或@@者其他不应导电的@@188足彩外围@@app 释放@@。短时间的高电压将对电路@@产生极大的破坏@@。 

电感@@器@@能够产生高电压的能力在电源设计时非常有用@@,但也意味着@@,在没有准备@@好释放@@通路时不可以随便切断电感@@电路@@@@@@。

2. 续流二极管@@@@

从图@@中可以看出断电时@@EMF产生的瞬时高压@@(数倍甚至数十倍于电源电压@@)如果无处释放@@@@,会对电路@@的其他@@188足彩外围@@app 造成损害@@,而如果提供释放@@回路@@,又怎么能适时接通呢@@?即电感@@电路@@@@接通时@@,释放@@回路不通@@,而电感@@电路@@@@断开时释放@@回路就接通@@。如图@@@@4所示@@。

释放@@回路接通的时机@@

图@@4:释放@@回路接通的时机@@

电阻是双向导电的@@,而二极管@@就具有单向导电特性@@。因此@@我们采用如图@@@@@@5所示@@的电路@@@@,图@@中并联@@在电感@@两端@@的二极管@@称为续流二极管@@@@@@(flyback diode或@@flywheel diode)。

续流二极管@@@@电路@@@@

图@@5:续流二极管@@@@电路@@@@

3. 续流二极管@@@@的作用@@

续流二极管@@@@通常和@@储能@@188足彩外围@@app 一起使用@@,其作用是防止电路@@中电压电流的突变@@,为反向电动势@@提供耗电通路@@。电感@@线圈可以经过它给负载提供持续的电流@@,以免负载电流突变@@,起到平滑电流的作用@@!在开关电源中@@,就能见到一个由二极管@@和@@电阻串连起来构成的的续流电路@@@@。这个电路@@与变压器原边并联@@@@。当开关管关断时@@,续流电路@@可以释放@@掉变压器线圈中储存的能量@@。

续流二极管@@@@工作原理图@@@@

续流二极管@@@@工作原理图@@@@

4. BUCK电路@@中续流二极管@@@@的选择@@

BUCK电路@@图@@@@

BUCK电路@@图@@@@

BUCK电路@@中一般选择快速恢复二极管@@或@@者肖特基二极管@@来作为@@"续流二极管@@@@",它在电路@@中一般用来保护@@188足彩外围@@app 不被感应电压击穿或@@烧坏@@,以并联@@的方式接到产生感应电动势@@的@@188足彩外围@@app 两端@@,并与其形成回路@@,使其产生的高电动势@@在回路以续电流方式消耗@@,从而起到保护电路@@中的@@188足彩外围@@app 不被损坏的作用@@。

理论上二极管@@选用至少@@2倍于最大电流@@,实际使用时@@,由于二极管@@的瞬间抗过载能力较强@@,使用最大电流@@50A的超快速二极管@@也行@@,加上合理的散热片@@,实际使用中一般少有损坏@@。导通时的总阻抗是@@ 电机内阻@@+驱动管等效内阻@@。续流时的总阻抗是@@ 电机内阻@@+续流二极管@@@@等效内阻@@。一般情况下@@,由于续流二极管@@@@的交流等效内阻要比驱动三极管的交流等效内阻小@@。所以@@常规设计@@,一般续流二极管@@@@的最大电流@@,取二倍于电机最大电流@@。

瞬态电流只是一瞬间@@,面接触型二极管@@的抗过载能力还是可以的@@,只要不过@@压即可@@,必要时串个小阻值@@电阻进行限流@@。续流二极管@@@@是为了保护开关器件@@,续流时的瞬态电流跟电机的工作电压和@@绕组内阻有关@@,跟电机功率无关@@,真要计算的话@@,瞬态电流的峰值@@是反向自感电压减去二极管@@结压降再除以回路电阻@@。这里之所以@@还要用一定电流以上@@的二极管@@是因为低压大功率电机的绕组内阻较低@@,所以@@瞬态电流会比较大@@,串个小阻值@@电阻就可以抑制峰值@@电流@@,因此@@造成的开关管瞬态加压的些许上升因为工作电压本来就不高@@,所以@@根本不必担心@@,现在的晶体管耐压至少都在@@50V以上@@。

继电器@@续流二极管@@@@的选择@@

继电器@@续流二极管@@@@的选择@@

继电器@@并联@@的二极管@@@@,不是什么@@@@BUCK电路@@中的续流二极管@@@@@@,由于继电器@@线圈的是感性负载@@,作用是吸收驱动三极管在断开时继电器@@线圈的自感电压@@,根据楞次定律@@,电感@@上的电流在减小时@@,会产生一个自感电压@@,这个电压的方向是正电源端为负@@,驱动管集电极为正@@,这个电压会击穿三极管@@,所以@@在继电器@@上并联@@一个吸收二极管@@@@,吸收这个自感电压@@。

第一@@,电路@@ms级以下时间参数@@对机械触点影响给予忽略@@

第二@@,即便是@@1N4000反向恢复时间也远低于@@ms,正向导通时间更小@@

第三@@,驱动管极间电容@@,继电器@@寄生电容足以使高速二极管@@无用武之地@@

第四@@,电感@@储能的消耗主要依靠饶组电阻@@,一般处于过阻尼状态@@

对于图@@中的开关@@,我们经常使用晶体管@@。如图@@@@所示@@@@,用一个晶体管@@TR1去控制继电器@@线圈@@(relay coil)的导通@@,继电器@@触点再去控制负载电路@@@@。

继电器@@线圈的续流电路@@@@

继电器@@线圈的续流电路@@@@

二极管@@负极接直流电源正极@@,继电器@@线圈断电时@@,二极管@@因势利导@@,为线圈高电压提供释放@@途径@@。如果没有续流二极管@@@@@@,晶体管断开时在线圈两端@@产生的高电压将对晶体管电路@@造成极大的损坏@@,此时续流二极管@@@@起到了保护作用@@。

为此@@,经常将二极管@@直接和@@继电器@@做在一起@@,如图@@@@所示@@@@。

继电器@@线圈的续流电路@@@@

6. 触点的保护电路@@@@

一般感性负载比电阻性负载更容易使触点受到损作@@,如果使用适当的保护电路@@可以使感性负载对触点的影响与电阻性负载基本相@@当@@,但请注意如果不正确使用@@,可能会产生反效果@@。

下表是触点保护电路@@的代表性例子@@@@。

触点保护电路@@的代表性例子@@

触点保护电路@@的代表性例子@@

注意请避免下表中所列的触点保护电路@@@@。

注意请避免下表中所列的触点保护电路@@@@。

7. 续流二极管@@@@的电路@@@@

续流二极管@@@@的电路@@@@

续流二极管@@@@应该加到感性负载的两端@@@@,这里说的感性@@,就是具有电感@@特性@@,而不是性感@@。感性负载的特性就是电流不能突变@@,也就是说@@,不可能一下子就没了@@,也不可能一下子就有了@@,需要有个过程@@。

常见的感性负载有继电器@@线圈@@、电磁阀@@。

8. 为什么要加续流二极管@@@@@@

感性负载会产生感应电动势@@@@,感应电动势@@的方向和@@加在它两端@@的电压方向是相@@反的@@,当感性负载突然断电@@,感应电动势@@还在@@,由于感应电动势@@与原来的电压方向相@@反@@,在没有断电的时候@@,还有原来的电压与之抵消@@,断电后就没有与感应电动势@@抵消的电压了@@,这个感应电动势@@就有可能造成电路@@中的元器件损坏@@,加个二极管@@以后@@,这个二极管@@正好与感性负载形成了一个闭合回路@@,回路中的电流方向正好和@@二极管@@是正向导通的@@,就可以释放@@感应电动势@@的电流了@@。

续流二极管@@@@的电路@@@@

9. 可以作为续流二极管@@@@的型号@@

普通二极管@@如@@1N4007就可以作为续流二极管@@@@@@,不过@@,最好是用快速恢复二极管@@或@@者肖特基二极管@@@@。

快速恢复二极管@@可以用@@:FR107、1N4148

肖特基二极管@@可以用@@:1N5819

10. 看二极管@@@@datasheet的什么参数@@@@

二极管@@的耐压@@,就是反向能加多大电压@@,你可以看到@@,续流二极管@@@@在电路@@中是反向连接的@@。比如@@你的电路@@中@@,线圈加的是@@12V,那么你的二极管@@方向耐压值@@就必须要大于@@12V才行@@。不过@@一般的二极管@@反向耐压值@@都非常高@@。

二极管@@的最大正向导通电流@@,比如@@1N4148最大正向导通电流是@@150mA,那么如果你的线圈电流太大@@,就会烧坏续流二极管@@@@@@。所以@@1N4148只适合小电流的线圈保护@@,比如@@5V的继电器@@@@。

11. 实践经验@@

凡是电路@@中的继电器@@@@线圈两端@@和@@电磁阀@@接口两端@@都要接续流二极管@@@@@@。接法如上面的图@@@@,二极管@@的负极接线圈的正极@@,二极管@@的正极接线圈的负极@@。不过@@,你要清楚@@,续流二极管@@@@并不是利用二极管@@的反方向耐压特性@@,而是利用二极管@@的单方向正向导通特性@@。

如果懒得看二极管@@@@的@@datasheet参数@@,就用@@FR107吧@@,通吃一般应用@@。

12. 实践示例@@

实践示例@@

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