正确在电动机或晶体管两端使用反激或缓冲二极管吗?


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从一些示意图中可以看到,在晶体管CE端子之间放置了反激或缓冲二极管(右配置),而不是通常在线圈端子之间放置了反激(左配置)。

其中哪些是“正确的”?还是每个人都有各自的目的?

需要注意的是,这些二极管通常列为外部1N400x型二极管(在TIP120 Darlingtons上),而不是BJT或Mosfet的内部二极管。

最后一点,我看到了一些示意图,其中有两个二极管,一个跨线圈,另一个跨CE端子。我认为在那种情况下只是冗余而没有真正影响电路,这是一个错误的假设吗?

原理图

模拟该电路 –使用CircuitLab创建的原理图

何时/为什么要使用齐纳二极管作为续流二极管(在继电器线圈上)的答案通过在上方左侧配置中显示一个常规二极管,在右侧配置中显示一个齐纳二极管,对此进行了细微的介绍。它并没有说相反的说法不正确(或为什么),那么作为第二部分,齐纳二极管能否在左侧配置下工作,而普通二极管在右侧配置下工作?如果是这样,它将如何改变其运作方式?


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路人2015年

Answers:


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考虑电路的操作。

当晶体管导通时,随着电路的绘制,电流从上到下在线圈中流动,我们现在关闭晶体管。线圈中的电流仍要流动。

对于左侧的电路,该电流现在可以通过二极管流回Vcc,线圈两端的电压方向相反,并且受二极管限制,电流可以安全地衰减到零。

对于右边的电路,二极管无济于事。线圈中流动的电流将迫使集电极上的电压上升到晶体管(或二极管)击穿并开始导通的点。在这一点上,电流可能开始在线圈中衰减,但是击穿的晶体管(或不太可能的二极管)中的能量将过多,并很可能导致晶体管死亡。请注意,这里需要一个齐纳二极管,因为您可以使线圈上的电压反向,以便电流可以衰减到零,同时将晶体管两端的电压限制在安全值内。

应该注意的是,允许线圈两端的电压恢复到较高的电压意味着电流可以更快地衰减,这就是为什么有时您在右侧电路中看到一个齐纳二极管,而在左侧电路中看到一个以上的串联二极管的原因。


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齐纳二极管可以同时工作,但是二极管不能工作

齐纳管。

左边的只是一个二极管(带有一些电源钳位)。右边的它将迅速使线圈放电(如果额定值正确-tvs)

二极管

左边是带有空转路径的普通斩波器。在右边,你的晶体管坏了


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后者不可能是正确的。感应电流沿与原始电流相同的方向流动,而反向偏置的结型二极管将无济于事。电流从现在接近无限大的电阻中累积而来的电压首先会损坏晶体管(齐纳二极管的工作原理是,一旦电压达到给定的最大值,电流就会流过)。在这种配置下,在关闭后晶体管仍然可以工作,这是愚蠢的。


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电感器引起高电压峰值,因为它中断了电流路径。电流将尝试寻找新的路径,直到找到新路径,它才会增加其电压。最佳选择

左侧电路是两者中最好的,它抑制了电源处的电压尖峰。如果电感两端的电压升高,则二极管开始导通,直到电路中的能量全部消散为止。

正确的电路试图做同样的事情,但是依赖于具有低阻抗路径的电源。这并非总是如此,某些稳压器不喜欢将反向电流馈入其输出。不好的选择。

齐纳二极管或MOV替代品也遭受与正确电路相同的问题,它依赖于通过电源的低阻抗路径。不好的选择。

我个人不喜欢1N400x用于此用途,因为它速度很慢。对于小电流(<100mA),我更喜欢速度更快的1N4148。对于大电流,我将检查Internet上的各种选择指南之一。


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您能否详细说明为什么集电极和发射极之间的额定Vce击穿以下的齐纳管不是一个好方法?当继电器接通时,电流流经集电极,而当继电器断开时,集电极电压会升高,直到齐纳管击穿,电流才通过齐纳管接地。有问题吗?
efox29 2015年

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@ efox29:在线圈两端使用二极管会导致反激能量缓慢耗散,主要是在线圈绕组的电阻中。使用齐纳二极管将使反激能量更快地耗散,但大部分能量将进入齐纳二极管。这是好是坏取决于线圈和齐纳二极管的热特性。
2015年

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您要使用左侧的电路(无论您使用的是标准二极管还是二极管+齐纳二极管组合),原因有两个:

  1. 某些电源(实际上几乎是所有线性稳压电源)都不能吸收电流,第二电路要求它们这样做。如果您尝试要求电源在无法正常工作时下沉,则输出电压将以不受控制的方式升高,从而可能损坏电源以及与之相连的任何其他部件。

  2. 即使电源可以吸收电流,左侧电路仍然是优越的,因为dI / dt关断瞬态的环路面积保持很小,从而使其不会像一直流到EMI那样散发尽可能多的EMI。电源和背部。如果将反电动势钳制在一个很大的值,这尤其重要,因为在这种情况下,最终的EMI会更大。


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我真的应该带一个继电器,一个二极管和很长的电缆,并测量当缓冲网络位于交换机而不是负载处时,还会发射出更多的EMI。
ThreePhaseEel

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快速关闭线圈通电电流所产生的反电动势会导致线圈磁场迅速崩溃,从而产生与线圈充电或饱和电流相等并相反的反向电流。该负电流将通过电阻路径,从而产生负电压。

最好用决定性的方法,即通过跨线圈的反并联,续流二极管来快速,果断地解决开关元件所面临的危险。

这样可以减小EMI辐射路径的长度,并通过保留线圈和二极管之间的问题来简化分析。仅此一点就避免了驱动晶体管结上的任何不必要的反向电压击穿应力,并且避免了奇特的齐纳二极管选择以尝试匹配晶体管的击穿阈值,或者避免了在线圈和齐纳二极管之间产生的功率分散,所有这些取决于开关特性,占空比,饱和电流等。

使用续流二极管时,您唯一需要担心的功率是给定的线圈/铁芯最大饱和电流乘以正向偏置二极管的压降所消耗的功率。其次,如果线圈要通过压制来加热,则线圈将被加热至少一样多的温度,通常通过通电来加热更多;缓冲耗散的能量不能超过其在通电期间耗散的能量。

二极管PIV仅在非常高的电源电压和非常长的高电阻线圈的情况下才有意义。

如果根本不考虑二极管的功耗,则也可以考虑占空比,因为这样可以避免散热或恒定的Pd额定值至少与计算出的最大Pd一样高。

总的来说,简单就是美丽。当试图最小化开关损耗并尽可能地匹配组件以从交换环路中最昂贵的组件(通常是开关本身)中获得最大收益时,通常会产生额外的缓冲器复杂性,同时将所有其他组件的成本降到最低交换回路中昂贵的组件,并保持EMC。

更详细的缓冲器分析通常是对DFM(制造设计)的改进,以最大程度地提高成本效益,大量生产的产品,因为热管理确定了半导体器件的长期击穿率,因此始终将可靠性放在了最重要的位置。

对于原型而言,续流二极管在其选择中涉及的术语数量最少,并且是最直接的方法。


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通过VCC呈现的电容意味着,从交流的角度来看,左图中二极管的阴极有效地连接到晶体管的发射极。因此,在左手图和右手图上所提供的保护似乎没有什么区别。多里安·斯通豪斯先生。


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除了当电感器关闭时线圈产生10伏的电压时。其中一个过压电流仅流过二极管,另一个过压电流流经VCC,然后流至地并返回。
电压峰值
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