继电器线圈为什么要并联一个二极管?

电器工程 中继
2022-01-25 05:22:19

在大多数带有继电器的电路中,二极管与继电器的线圈并联。为什么?它总是一个好习惯吗?

4个回答

由于电感器(继电器线圈)不能立即改变其电流,因此当线圈关闭时,反激二极管为电流提供了路径。否则,会出现电压尖峰,导致开关触点产生电弧或可能损坏开关晶体管。

它总是一个好习惯吗?

通常,但并非总是如此。如果继电器线圈由交流驱动,则需要使用双向TVS 二极管(或其他电压钳位)和/或缓冲器(RC 系列)。在这种情况下,二极管将不起作用,因为它会在交流电的负半周期间起到短路的作用。(有关应用信息,另请参阅Red Lion SNUB0000

对于直流驱动继电器,通常使用二极管,但并非总是如此。正如 Andy aka 指出的那样,有时需要比二极管单独允许的电压更高的电压,以便更快地关闭继电器(或其他如螺线管、反激变压器等)。在这种情况下,有时会添加一个单向 TVS 二极管与反激二极管串联,将阳极连接到阳极(或阴极连接到阴极)。可以使用串联电阻代替 TVS 二极管,但如果使用 TVS 二极管,则钳位电压更具确定性。

如果使用 MOSFET 作为开关元件,通常您仍然需要反激二极管,因为体二极管的方向相反才能发挥作用。一个例外是具有“重复雪崩额定值”的 MOSFET(例如IRFD220)。这通常用体二极管的齐纳二极管符号绘制。这些 MOSFET 旨在将电压钳位在它们可以承受的水平,从而允许更高的电压以更快地关闭线圈。有时,出于相同目的,外部单向 TVS 二极管(或齐纳二极管)与 MOSFET 并联放置,或者如果 MOSFET 无法处理“重复雪崩电流”或“重复雪崩能量”,或者如果雪崩击穿电压高于预期。

它总是一个好习惯吗?

这几乎总是很好的做法,而且非常有效但是,如果您需要一个尽快停用的继电器,那么还有其他方法。它之所以慢是因为当继电器线圈的电路打开时,继电器线圈中存储的所有能量都会迫使电流通过飞轮二极管,直到该能量被“消耗”。

二极管的作用就像一个短路,具有小的正向电压降和继电器的电阻(可能是 100 欧姆),它将延迟继电器停用几毫秒。这通常不是问题,但如果是,那么将一个电阻器与二极管串联意味着能量“消耗”得更快。

不利的一面是,您的控制晶体管必须“承受”一个明显高于 Vsupply + 0.7V 的电压脉冲 - 使用电阻器时它可能是电源电压的两倍,但在大多数电路中,找到一个可以充分发挥作用的晶体管额定通常不是问题。

当通过线圈的电流关闭时,线圈(作为电感器)将尝试保持电流。当该电流没有路径时,线圈上的电压将迅速增加,并且电流将找到路径,直接通过芯片或晶体管的隔离,破坏该组件。二极管为该电流提供了路径,因此存储在线圈中的能量可以安全地消散。

所以是的,提供放电路径是个好主意。

与线圈并联的二极管可能是最常用的方式,但还有其他方式,如缓冲器 (R+C) 或齐纳二极管接地。与二极管串联的电阻可以使继电器更快地下降。

当机电继电器通过机械开关或半导体快速断电时,崩溃的磁场会产生大量的电压瞬变,以分散存储的能量并抵抗电流的突然变化。例如,12VDC 继电器在关闭期间可能会产生 1,000 至 1,500 伏的电压。因此,通常的做法是通过为存储的磁能提供放电路径来抑制具有将峰值电压限制在小得多的水平的组件的继电器线圈。

仅使用续流二极管并不总是最佳做法。以下是几种抑制方法:

  1. 双边瞬态抑制二极管
  2. 与齐纳二极管 C 串联的反向偏置整流二极管。金属氧化物变阻器 (MOV)。
  3. 与电阻串联的反向偏置整流二极管。
  4. 在条件允许的情况下,电阻器通常是最经济的抑制方法。
  5. 一个反向偏置的整流二极管。
  6. 电阻电容“缓冲器”。通常是最不经济的解决方案,不再被视为实用的解决方案。
  7. 双线绕制线圈,第二绕组用作抑制装置。这不是很实用,因为它显着增加了继电器的成本和尺寸。

建议的继电器线圈抑制技术是使用反向偏置整流二极管和与线圈并联的串联齐纳二极管。这允许继电器具有最佳的释放动力和良好的接触寿命。