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中斷電感電流時儲存的能量釋放

電子工程技術 ? 來源:YXQ ? 2019-08-12 11:55 ? 次閱讀

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。

圖2 電感電路ON

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。

圖3 電感電路OFF

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)。

圖5 續流二極管電路

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。

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原文標題:深入淺出講解繼電器兩端并聯二極管,這里有60%工程師都不知的“內幕”

文章出處:【微信號:EngicoolArabic,微信公眾號:電子工程技術】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

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