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继电器为何要并联二极管

时间:2019-07-10 来源: 关键字:继电器   二极管   

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)变化的元件。

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

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

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。

 

 

 

 

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元件释放。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。

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,会对电路的其他元件造成损害,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。

 

 

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)。

 

 

图5 续流二极管电路

续流二极管的作用

续流二极管通常和储能元件一起使用,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

BUCK电路中续流二极管的选择

 

换一批

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