如何为继电器选择反激二极管?

电器工程 中继 二极管 飞回来 反电动势
2022-01-08 02:06:45

二极管与继电器线圈(极性相反)并联,以防止继电器关闭时损坏其他组件。

这是我在网上找到的示例示意图:

在此处输入图像描述

我计划使用线圈电压为 5V 且触点额定值为 10A的继电器。

如何确定二极管所需的规格,例如电压、电流和开关时间?

4个回答

首先确定线圈导通时的线圈电流。这是当线圈关闭时将流过二极管的电流。在您的继电器中,线圈电流显示为 79.4 mA。指定至少 79.4 mA 电流的二极管。在您的情况下,1N4001 额定电流远远超过要求。

二极管反向电压额定值应至少为施加到继电器线圈的电压。通常,设计师会在反向评级中投入大量储备。在您的应用中使用 50 伏的二极管就足够了。1N4001 将再次完成这项工作。

此外,1N4007(单次购买)成本相同,但额定电压为 1000 伏。

  1. 所需的电压是标称线圈电压,因为这是将要应用的电压。为安全起见,将其设为 2。

  2. 电流要求是标称线圈电流。

  3. 速度可能不是继电器线圈的考虑因素,因为与例如 PWM 电机驱动器相比,它们不会经常打开/关闭。

在您的情况下,1N4001 可能工作得很好。

事情并不总是像看起来那么简单,尽管在继电器的情况下它高度依赖于应用程序。虽然二极管提供了保护开关晶体管和电源的安全放电路径,但它在某些应用中可能会导致一些问题。闭合继电器可以在触点处形成小焊缝,通过将二极管放置在那里,您基本上可以防止继电器以全部力量打开。这可能会导致触点“粘”在一起的时间稍长,总体上对继电器不利。

几年前我学到的一个防止这种情况发生的技巧是把一个齐纳二极管与普通二极管串联(显然方向不同),这可以让你控制最大电压并允许继电器的线圈在一个稍微好一点的方法。

本 Panasonic 应用指南的第 13 页包含齐纳二极管和其他接触保护选项:https ://www.panasonic-electric-works.com/pew/eu/downloads/technical_information_relay_en.pdf

问:我的感性负载需要多大尺寸的反激二极管?

我的答案:反激二极管的大小取决于功耗

P=1/10(I2)R

P:在反激二极管中消耗的功率

I:流过电感的稳态电流(反激二极管不导通)

R: 反激二极管导通电阻

证明:

反激二极管将保持恒温;二极管在保持恒定温度时具有恒定的导通电阻。(如果温度变化,二极管电阻也会变化)

现在导电二极管的行为就像一个电阻器,所以问题变成了:我的二极管的内阻需要消耗多少功率?

通过观察一系列RL曲线,我们知道电感放电或充电有5个时间常数,其中一个时间常数等于电感除以串联电阻(T=L/R)。

一些数学家告诉我们,存储在电感器中的能量是:
E=(1/2)L(I2). 这里 E 的单位是焦耳,L 的单位是亨利。他们还说功率是每秒的能量(P=E/time)。在这里,功率以瓦特为单位。

所以......如果我们对物理学的理解是有效的......电感器放电的时间是:5(L/R)秒,以及储存的能量(1/2)L(I2)焦耳在那个时候被释放。这里 R 是反激二极管导通的电阻,I 是流过反激二极管的电流,L 是提供电流的电感。

如果我们求解幂,就会发生一些非常有趣的事情…… =((1/2)大号(一世2)R)/(5大号)在这里,L 抵消并且=1/10(一世2)R. 我们知道,R 是二极管导通电阻,I 是放电期间流过二极管的电流。但是现在,放电时的二极管电流是多少?

考虑这样的电路:

示意图

模拟此电路- 使用CircuitLab创建的原理图

R1是L1的内阻,R2是我们的充电电阻。D1 用作反激二极管,R3 是 D1 的导通电阻。

如果开关闭合,我们永远等待,10mA 的电流流过电路,电感存储 50μJ(50 微焦耳)的能量。

使用能量守恒理论:

如果开关打开,电感会反转极性以尝试保持 10mA 电流。反激二极管偏置导通,通过二极管电阻耗散 50μJ 的能量5(大号/R)=500s. 二极管中消耗的功率为 50μJ / 500ms = 100μW(100 微瓦)。

(1/10)(10一种2)(10Hs)=100μW

所以回答最后一个问题:当使用以下等式时,可以认为放电期间的二极管电流等于 10mA 的稳态充电电流:=1/10(一世2)R. 虽然感应放电期间的电流实际上呈指数下降并且不是稳定的 10mA,但这种简化将允许通过了解初始条件快速计算电路中所需的二极管功率。

祝您的设计好运,切勿将技术用于邪恶目的。