继电器并联二极管作用,继电器反向并联二极管介绍
继电器线圈并联续流二极管的作用分析与原理
继电器线圈并联续流二极管的作用分析与原理
在继电器驱动电路中,常见的一种?;ご胧┦窃诩痰缙飨呷α蕉朔聪虿⒘桓龆埽ㄍǔ3莆鞫芑蚍醇ざ埽U庖簧杓贫杂谌繁5缏肺榷ㄔ诵?、延长继电器及相关元件寿命至关重要。其作用原理分析如下:
1. 必要性:电感特性引发的潜在风险
继电器线圈本质上是感性元件(电感),其核心特性在于电感中的电流不能瞬间突变(遵循楞次定律)。当驱动电路断开(例如控制三极管由导通变为截止),线圈电流被迫减小。此时,为维持原有电流方向,线圈会感应产生一个高电压(即反向电动势或感应电压尖峰)。这个尖峰电压的正极性将出现在驱动管原先连接电源正极的一端(三极管集电极)。
2. 未加?;な钡奈:?/div>
若无?;ご胧?,这个高幅值的感应电压尖峰将带来多重危害:
击穿驱动元件: 该尖峰电压直接加在控制线圈通断的半导体开关器件(如三极管、MOSFET)两端,极易超出其最大耐受电压(V<sub>CE(max)</sub> 或 V<sub>DS(max)</sub>),导致器件永久性损坏或性能退化。
干扰电源系统: 尖峰电压通过电源回路传导,可能引起整个系统电源电压的瞬时波动,干扰其他敏感电路的正常工作。
电磁干扰(EMI): 能量以火花形式瞬间释放,产生强烈的电磁辐射干扰。
触点损坏: 对于带机械触点的器件(如继电器本身或机械开关),长期承受此冲击会加速触点氧化或熔蚀。
3. 续流二极管的工作原理
在线圈两端反向并联一个二极管(阴极接电源正极侧,阳极接驱动器输出侧)可有效解决上述问题:
导通通路: 当驱动器断开瞬间,线圈产生的感应电动势会使二极管阳极电位高于阴极电位(相对于线圈断电前的状态),此时续流二极管立即正向导通。
能量泄放: 二极管为线圈中存储的磁场能量(1/2 * L * I²)提供了一个低阻抗的泄放回路。电流得以通过该回路持续流动(续流),直至电感能量以热能形式在回路电阻(主要是线圈内阻)中消耗殆尽。
电压钳制: 二极管导通后,其两端压降被钳位在其正向导通压降(VF,通常约0.7V)附近。因此,加在驱动开关器件(如三极管)两端的电压峰值被限制在 VCC + VF 的范围内(VCC为电源电压),远低于可能损坏器件的危险水平。同时,电源线上的电压也被有效钳制,避免了系统干扰。
4. 典型电路示例与验证
下图展示了一个典型的NPN三极管驱动继电器的电路,其中D1即为关键的续流二极管:

工作状态: 当输入信号为高电平时,三极管饱和导通,线圈得电,继电器吸合。此时续流二极管D1因反向偏置而截止。
?;ぷ刺?当输入信号变为低电平时,三极管截止,线圈失电。线圈感应出的反向电动势令D1正向导通,形成续流回路,?;と芎偷缭础?/div>
验证: 使用示波器观测三极管集电极电压(驱动点)波形清晰可见其效果:不加D1时,关断瞬间会产生一个远超VCC(可达2倍VCC以上)的尖锐高压脉冲;并联D1后,该高压尖峰消失,电压被平滑地钳制在安全范围内(约VCC + 0.7V)。
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