该继电器电路中的反激二极管问题以及吸合和保持电流问题

尽管这可能是一个基本问题，但我仍在努力。在该示意图中，两个齐纳二极管D1和D2跨接在继电器线圈L1上。Q1的BVds = -30V。我可以对D1和D2使用15V（Vz = 15V）齐纳管，而不是5.1 V齐纳管吗？继电器关闭期间继电器线圈或触点会损坏吗？如果需要，我正在使用此继电器（5V DC标准线圈）。

另外，为了减少继电器线圈的稳态电流消耗，我想使用示意图中所示的RC ckt。Q1接通后，未充电的电容器会立即以完全短路的形式出现，从而使最大电流流过继电器线圈，并闭合继电器触点而不会产生颤动。但是，随着电容器充电，继电器线圈两端的电压和通过继电器线圈的电流都会下降。当电容器充电到所有流过继电器线圈的电流都流过R1时，电路达到稳态。触点将保持闭合状态，直到移除驱动电压。

这是放置此RC ckt的最佳位置-原理图中标有“ A”或“ B”的部分。会有所不同吗？在我看来，B部分似乎是最佳选择，因为当Q1关断时，电容器C1可以通过R1接地。相反，当我将RC ckt放在A部分时，C1将如何放电？我在这里想念什么吗？将此RC ckt放置是否有副作用？有更好的解决方案吗？

如果我错了或遗漏了什么，请纠正我？

2012年7月9日的UPDATE1：

在上面的示意图中说，我有6V DC标准线圈（请参见上面的数据表），48.5欧姆继电器。并假设C1 = 10uF。假设在上图中，R1C1 ckt放置在A部分。电源为+ 5V。

对于继电器线圈两端的3V（保持电压）下降，电流必须约为62mA。通过线圈。因此，稳态时R1两端的压降为2V。对于稳定状态下通过继电器线圈的62mA电流，R1必须为32.33欧姆。

在稳定状态下，C1上的电荷为2V x 10uF = 20uC。

现在，在本数据表中，运行时间最坏情况下为15ms。根据以上数据，我们得到RC = 48.5ohm x 10uF = 0.485 ms。因此，一旦Q1打开，C1将在2.425 ms内充满电。

现在我如何知道2.425 ms的持续时间足以使继电器使其触点闭合？

同样，一旦Q1关断，由于产生的反电动势并由齐纳二极管D2（Vz = 3.3V）钳位至3.3V，加上二极管D1的压降为0.7V，C1两端的电压将为-2V +（-3.3 V-0.7V）= -2V。但是C1上的电荷仍为20uC。由于电容是恒定的，因此在关闭Q1之后，当C1两端的电压立即从+ 2V降至-2V时，电荷必须减少。
违反Q = CV吗？

此时，由于反电动势而流经继电器线圈的电流与关闭Q1之前的方向相同，为62mA。

请问这62mA电流会充电还是放电 C1吗？Q1关闭时，C1两端的电压为6V，对吗？当Q1关闭时，我不知道电流如何流过R1，C1，D1，D2和继电器线圈。

有人可以阐明这些问题吗？

2012年2月14日的UPDATE2：

“在电感器中的电流不会立即改变”-当存在反激二极管D1时（请说，D1不是齐纳二极管，而是小信号或肖特基二极管，并且在上图中删除了齐纳二极管D2），请尽快Q1关闭时，会不会有电流尖峰（即使是很少使用也不会）？

我问这个问题，如果有电流尖峰，那么如果我选择了最大峰值正向电流额定值为的二极管，那么在此尖峰期间将流过的电流量（在这种情况下，假设大于500mA）可能会损坏反激二极管。大约只有200mA左右。

Q1接通时，流经继电器线圈的电流为62mA。那么，通过Q1关闭后，流经继电器线圈的电流将不会超过62mA 吗？

您可以将RC放置在B侧或A侧。当组件串联放置时，它们的顺序与工作无关紧要。

关于二极管。当您关闭继电器时，它将在FET的漏极上产生一个（可能是很大的）负电压，并且使用了反激二极管来将该电压限制为0.7 V的二极管压降。因此，二极管（而非FET）可用来保护线圈。如果使用15 V齐纳二极管，则使用齐纳二极管将使该电压达到-5.7 V或-15.7V。即使FET可以承受-30 V的电压，这里也没有冒险的风险。所以我只使用整流器或信号二极管，甚至更好的是肖特基二极管。

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您确实可以使用齐纳二极管（与通用二极管结合使用，D1不必是齐纳二极管）来缩短关断时间，Tyco在本应用笔记中也提到了这一点，但我没有阅读好像他们坚持一样。第一个链接中的示波器图像显示了关闭时间的显着减少，但是它测量的是继电器停用和触点第一次断开之间的时间，而不是第一次断开与返回到静止位置之间的时间。变化少得多。

编辑 6 V继电器和RC电路
就像我在此答案中所说的，您可以在额定电压以下操作继电器，并且由于其工作电压为4.2 V，因此继电器的6 V版本也可以在5 V下使用。如果使用不高于9Ω的串联电阻，则只有4.2 V，然后就不需要电容器（请注意5 V的容差！）。如果你想走的更低，那就靠自己了。数据表中没有给出必须保持的电压。但是，假设这将是3V。那么您可以使用32Ω的串联电阻，并且需要电容器来激活继电器。

操作时间最长为15 ms（这很长），因此，当电容器充电时，继电器电压在接通后15 ms之前不应低于4.2V。

现在，我们必须为此计算RC时间。R是继电器线圈电阻和串联电阻（这是Thévenin的故障）的并联值，因此为19.3Ω。然后

$3 V + 2 V \cdot e^{\dfrac{- 0.015 ms}{19.3 \Omega \text{ C}}} = 4.2 V$

$\text{C}$

$\times$

62 mA不会给电容器充电或放电。我们经常将基尔霍夫现行法律（KCL）应用于节点，但它也适用于区域：

在C1和R1周围划一个边界，您将看到只有一条通向外部世界的路径，因为去掉了FET的方式。由于总电流必须为零，因此无法通过该唯一连接获得任何电流。线圈必须自己承担62 mA的电流，并通过使用齐纳二极管形成的环路来实现。

继电器可以建模为具有明显串联电阻的电感器。当电感中的电流达到一定水平时，触点将被“拉入”。当电流降至某个较低水平以下时，触点将被释放。

需要反激二极管的原因是，使用机械类比，电感器的行为是“可移动流体质量”。正如移动的物理质量不可能立即停止一样，运动的质量撞击物体时产生的力的大小与物体要施加给质量的加速度成正比，因此感应器也是如此。电感器中的电流不会立即变化，而是会以与跨接电压成比例的速率变化。相反，电感两端的电压将与外力试图改变电流流过该电感的速率成正比。试图立即停止电感器中电流的设备将无法立即停止电流，

反激二极管的功能是为电感器中的电流提供晶体管以外的路径。电流将至少在一段时间内必须保持流动，并且反激二极管提供了一条安全的路径。简单的反激二极管的一个局限性是它可能使电流保持“过好”流动。电感器中电流下降的速率与电感器两端的电压降（包括隐含的串联电阻中的电压降）成正比。电感两端的电压越低，下降的时间就越长。与反激二极管串联增加一个齐纳二极管将增加电感器电流下降的速率，从而减少继电器关闭之前的时间。