什么是反激二极管?

在本教程中,我们将了解PN结二极管的主要应用之一作为反激二极管或亚博彩票下载续流二极管。二极管是这样的应用也可以称为抑制二极管,缓冲二极管,循环二极管,钳位二极管等。

值得注意的是,本教程用直流电路解释。在AC电路中,通常用于相同的目的,在AC电路中称为缓冲电路(其是电容器和电阻器的组合)。

介绍

开关感应负载,如电机,继电器,变压器(在SMPS),螺线管等是一个非常普遍的应用。当为这种感应负载设计开关电路时,你需要特别注意高压尖峰或也称为电感反激。亚博彩票下载

如果在电路设计中嵌入了适当的电路保护,开关(机械或半导体)将受到严重损坏,可能导致电路故障。在理解什么是归纳反激,如何反激二极管工作和其他相关方面,首先让我们简要看看二极管的工作。

二极管是如何工作的?

我们知道二极管是一种半导体开关,即不需要任何机械运动来改变其状态的开关。当二极管正向偏置且电压大于阈值电压时,二极管充当闭合开关,大电流沿正向流动,即阳极到阴极。

二极管的反激二极管特性

当二极管反向偏置时,非常小的电流(通常在μ A中)流动,二极管本质上充当开路开关。

请记住这一点,让我们继续感应负载和高压尖峰。

直流电路中的归纳负载

当电流通过一个导电线圈时,线圈周围就会产生磁场。这个导电回路被称为电感器。

反激二极管电感器符号

事实上,在电子和电路的情况下,即使是一小亚博最新官网网址块电线或PCB上的迹线也可以被认为是电感器(或电感元件),因为它具有电感等。能够以电磁场的形式存储能量。

如前所述,一些常见的带有电感器的设备(也称为感应负载)有电动机、螺线管、电磁继电器、变压器等。

以下电路显示了一种连接到具有开关的直流电源的简单电感。

DC电路开关中的反激二极管电感器关闭

当开关关闭时,感应器就会形成磁场并完全通电。电流从电源的正端通过电感器流到负端,即电感器抑制电流在电路中流动,而它建立的能量。

如果现在打开开关,则电流流程中断,磁场开始折叠。根据Lenz的定律,折叠磁场在电路中引起电流,但朝着相反的方向。

结果,在电感上产生一个负电位,因为电流的正向流动曾经有一个正电位。这通常被称为反电动势或反电动势或反激电压。

打开DC电路开关中的反激二极管电感器

现在,由于反激电压,电感本质上成为了一个功率源,具有比实际电源本身更大的潜力。对于一个12V直流电源,反激电压尖峰可以是几百伏特。高压尖峰由下面的方程确定。

v = l di / dt,在哪里

  • v是电感器上的电压
  • L是电感
  • Di /dt是电流的变化率

这意味着通过电感器的电流更快地改变,电压尖峰越高。

反激电压及其起源

反激电压或电感式反激电压是当电感器的电源突然被移除时产生的电压尖峰。这个电压尖峰的原因是,不可能有一个瞬间变化的电流流过电感器。

电感器的时间常数确定电流可以通过电感器改变的速率。这类似于电容器的时间常数,其确定其电压可以改变的速率。

电感器τ = L/R的时间常数,其中L为电感(Henries), R为串联电阻(Ohms)。

类似于电容器,需要几乎5个时间常数(5τ)以消散电感器中的电流。

假设,在上述电路中,电感为10H,串联电阻为10Ω。因此,当开关关闭时,最大电流流过电感器。

反激二极管电流流过电感器

现在,让我们看看当开关突然打开时会发生什么。

反激二极管无电流通过电感器流动

首先,让我们计算时间常数。使用时间的公式常量并代替上述假定值,显然时间常数为1秒钟。

因此,从开关打开的那一刻起,大约需要5秒,才能完全停止电流的流动。这意味着即使在开关断开后,电流仍在电路中流动(假设完全断开开关需要几毫秒)。这怎么可能呢?

这可以从电感器的角度来理解。基本上是空气的开关间隙被电感器视为巨大的电阻,并且电阻率少于兆欧欧姆。这意味着电路仍然从电感器的视点关闭,通过填充气隙的巨大电阻器。

现在,确认电路仍然关闭,电感器将尝试消散电流并以执行此操作,因此电感器将通过使用存储在其中的能量反转其极性来降低气隙电阻的电压磁场的形式。

反激二极管反激电压源

现在,电感试图流过电流,根据它的电流耗散曲线。根据欧姆定律V = ixr,这可能会有问题。

即使对于一个小电流,当它乘以巨大的空气阻力时(几百兆欧欧姆)将导致空气电阻的非常高的电压。这是反激电压或电压尖峰的起源。

反激电压对开关的影响

由于在开关打开时没有物理电阻,如果使用机械开关,则在开关和其他端子之间会发生火花/弧。来自电弧的所有能量通常以热量的形式横跨开关的触点排出。

这可能可能损坏开关永久或大幅减少开关的寿命。谈到开关时,它们可以是机械开关或像晶体管的半导体开关。

反激二极管如何防止电压尖峰?

为了保护开关不因电压尖峰或电感反激而损坏,使用反激二极管或自由滚轮二极管。使用反激二极管背后的基本想法是为电感电流流动提供一个替代路径。

使用反激二极管的反激二极管

上图显示了相同的电感电路,但附加了一个反激二极管。重要的是要注意,当开关闭合时二极管是反向偏置连接的。

结果,当开关关闭时,二极管不会影响电路的其余部分的操作,并且最大电流流过电感器。

带反激二极管的反激二极管开路

但当开关打开时,电感极性的改变将使二极管处于正偏置。因此,二极管将允许电流以由电感的时间常数决定的速率流动。

当二极管正向偏置时,它的电阻非常小,因此流过二极管的电压降对于电流来说会显著地小。这样可以防止开关装置处产生电弧,从而保护开关装置不受损坏。

2反应

  1. 不错的文章。

    但我认为电压配方缺少减去诱导电压 - -L(di / dt)的反极性的负标志。有些文本声称减去叹息表示当前的下降或中断。我认为它还在那里表示反向极性电压。如果电压是相同的极性,我们无法使用二极管来抑制它。

    我也相信场崩溃的-速度-对产生的电压有影响(dt在di/dt中)。当反激二极管开始传导,电流开始流动,场崩溃被减缓-减少反激电压产生的数量。

    就其价值而言

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