電子元器件|繼電器兩端并聯二極管詳細分析-KIA MOS管

繼電器兩端并聯二極管解析

電感和電感器

電感（inductor）是一個繞在磁性材料上的導線線圈（coil），電感通以電流時產生磁場（magnetic field），磁場很懶，不喜歡變化，結果呢，電感就成為阻礙其電流（current）變化的元件。

如果流過電感的電流恒定，電感就很高興，不用對電子流出任何力（force），此時的電感線圈就是普通導線。

如果我們想中斷電感中的電流，電感就會出力（電動勢，EMF），試圖維持其中電流。如果電感自身構成回路，電路中又沒有電阻（resistance），那么理論上，電子流永遠在循環流動。

但是，除非我們采用超導體，否則所有的導線都對電流有阻礙作用，最終電感電流將衰減（decay）為零，且電阻越大，衰減越快。不過，感抗（inductance）越大，衰減則越慢。如圖1所示。

一旦電流變為零，由于電感總是試圖阻礙電流變化，此時它又想維持電路電流為零。 所以，當我們把電感接入電路中時，電感馬上出力，試圖阻礙電流增加，但是電流還是慢慢在增加。電感感抗越大，電流增大的速度越慢。當電流不再增加而到達穩態值后，電感又樂不可支了，不用再出力了！如圖2所示。

當我們切斷電感中的電流時，電感又出力想維持穩態電流值。如果此時電感與一個電阻相連，則電阻兩端的電壓是其電阻值與電流的乘積。

由于電感最大的本事就是阻止電流的突變，因此，不管電阻值是多少，在電路被切斷后的瞬間，電感中的電流與切斷前是一樣的。如果電阻值很大，則電流與電阻的乘積也非常大，結果，電感上會產生瞬時的高電壓。如圖3所示。

由于電感中的電流不能突變，如果要切斷電感電路，我們總是需要提供電感電流釋放回路。假如沒有提供釋放回路，電感電流就會自尋通道，比如，通過空氣釋放，通過開關觸點或者其他不應導電的元件釋放。短時間的高電壓將對電路產生極大的破壞。

電感器能夠產生高電壓的能力在電源設計時非常有用，但也意味著，在沒有準備好釋放通路時不可以隨便切斷電感電路。

續流二極管

從圖中可以看出斷電時EMF產生的瞬時高壓（數倍甚至數十倍于電源電壓）如果無處釋放，會對電路的其他元件造成損害，而如果提供釋放回路，又怎么能適時接通呢？即電感電路接通時，釋放回路不通，而電感電路斷開時釋放回路就接通。如圖4所示。

電阻是雙向導電的，而二極管就具有單向導電特性。因此我們采用如圖5所示的電路，圖中并聯在電感兩端的二極管稱為續流二極管（flyback diode或flywheel diode）。

續流二極管的作用

續流二極管通常和儲能元件一起使用，其作用是防止電路中電壓電流的突變，為反向電動勢提供耗電通路。電感線圈可以經過它給負載提供持續的電流，以免負載電流突變，起到平滑電流的作用！

在開關電源中，就能見到一個由二極管和電阻串連起來構成的的續流電路。這個電路與變壓器原邊并聯。當開關管關斷時，續流電路可以釋放掉變壓器線圈中儲存的能量。

繼電器續流二極管的選擇

繼電器并聯的二極管，不是什么BUCK電路中的續流二極管，由于繼電器線圈的是感性負載，作用是吸收驅動三極管在斷開時繼電器線圈的自感電壓；

根據楞次定律，電感上的電流在減小時，會產生一個自感電壓，這個電壓的方向是正電源端為負，驅動管集電極為正，這個電壓會擊穿三極管，所以在繼電器上并聯一個吸收二極管，吸收這個自感電壓。

第一，電路ms級以下時間參數對機械觸點影響給予忽略

第二，即便是1N4000反向恢復時間也遠低于ms，正向導通時間更小

第三，驅動管極間電容，繼電器寄生電容足以使高速二極管無用武之地

第四，電感儲能的消耗主要依靠繞組電阻，一般處于過阻尼狀態

對于圖中的開關，我們經常使用晶體管。如圖所示，用一個晶體管TR1去控制繼電器線圈（relay coil）的導通，繼電器觸點再去控制負載電路。

繼電器線圈的續流電路

二極管負極接直流電源正極，繼電器線圈斷電時，二極管因勢利導，為線圈高電壓提供釋放途徑。如果沒有續流二極管，晶體管斷開時在線圈兩端產生的高電壓將對晶體管電路造成極大的損壞，此時續流二極管起到了保護作用。

為此，經常將二極管直接和繼電器做在一起，如圖所示。

為什么要加續流二極管

感性負載會產生感應電動勢，感應電動勢的方向和加在它兩端的電壓方向是相反的，當感性負載突然斷電，感應電動勢還在，由于感應電動勢與原來的電壓方向相反，在沒有斷電的時候，還有原來的電壓與之抵消，斷電后就沒有與感應電動勢抵消的電壓了；

這個感應電動勢就有可能造成電路中的元器件損壞，加個二極管以后，這個二極管正好與感性負載形成了一個閉合回路，回路中的電流方向正好和二極管是正向導通的，就可以釋放感應電動勢的電流了。

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