在电子电路里,继电器是常用控制元件,能通过小电流控制大电流,实现电路的通断切换。不过,很多人会发现继电器两端常并联一个二极管,这背后有重要原因。
先了解继电器工作原理。它主要由线圈、铁芯、衔铁和触点等构成。当线圈通电,产生磁场吸引


衔铁,使触点闭合或断开;线圈断电,磁场消失,衔铁在弹簧作用下恢复原位,触点状态改变。但线圈是电感元件,电感有个特性,就是电流不能突变。当继电器线圈从通电到突然断电时,电流急剧变化,线圈会产生很高的自感电动势。这个自感电动势方向和原来电流方向相反,且数值可能很大,能达到电源电压数倍甚至数十倍。
这么高的自感电动势会带来诸多危害。它可能击穿继电器驱动电路中的半导体元件,像三极管、MOS管等。这些元件耐压能力有限,过高电压会让它们的PN结被击穿,导致元件损坏,使整个电路无法正常工作。还会产生电磁干扰,影响周围其他电子设备的正常运行。在一些对电磁环境要求高的场合,如医疗设备、航空航天设备等,这种干扰可能引发严重后果。
而在继电器两端并联二极管就能很好解决这些问题。这个二极管叫续流二极管,通常是普通的硅二极管或肖特基二极管。当继电器线圈断电,产生的自感电动势使二极管正向导通,为自感电流提供一个续流回路。自感电流通过二极管形成一个闭合回路,慢慢释放能量,避免自感电动势过高。这样一来,就保护了继电器驱动电路中的半导体元件,延长其使用寿命,也减少了电磁干扰。
选择续流二极管有一定要求。要考虑二极管的耐压值,它必须大于继电器线圈可能产生的最大自感电动势,防止二极管被击穿。还要考虑二极管的正向电流,要能承受继电器线圈的自感电流,保证在续流过程中二极管不会因电流过大而损坏。在一些对响应速度要求高的电路中,要选择正向导通压降小、反向恢复时间短的二极管,如肖特基二极管,能更快更好地实现续流功能。

除了并联二极管,在某些情况下,也会采用其他保护措施,像并联电阻电容(RC)吸收回路。它能更有效地吸收自感电动势的能量,适用于对继电器动作速度要求不高、自感电动势能量较大的场合。不过,RC吸收回路的参数设计比较复杂,要根据具体电路情况进行调整。
总之,在继电器两端并联二极管是简单有效的保护措施,能提高电路的稳定性和可靠性。在电子电路设计中,合理运用这种保护方法,能避免很多潜在问题,让电子设备更好地运行。
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