继电保护电路设计

摘要：添加二极管作为并联双向二极管继电器的替代品，会因反电动势而立即产生短路状况。 这时电流变得很大，线圈很可能烧坏。

继电器保护电路设计

#常见的设计是在继电器反并联一个续流二极管。

续流二极管常用于电路中，防止元件因感应而失效或烧坏。 电动势。 它并联在产生感应电动势的元件两端，形成回路，产生的高电动势在回路内作为连续电流消耗，保护内部元件。 防止电路损坏。 因此，选择续流二极管时，必须考虑继电器线圈的耐压和最大瞬态电流。 理论上，二极管中的最大电流应至少是继电器中最大瞬态电流的两倍。 这是因为续流二极管的交流等效内阻一般小于继电器线圈的交流等效内阻。 当反电动势续流时，线圈会短路。 这时，电流变得很大，线圈很可能会卡住。 在实际使用中，二极管的高瞬时过载能力使得可以使用最大电流为50A的超快二极管。 使用限流电阻与合适的散热器串联使用，在实际使用过程中造成的损坏会较小。 续流二极管的推荐型号如下所示。 ① 续流二极管可以使用常规二极管，如1N4007，但最好使用快恢复二极管或肖特基二极管。 ②可选用快恢复二极管：FR107、1N4148。 例如，1N4148的最大正向电流为150mA。 如果线圈电流太大，续流二极管会烧坏。 因此，1N4148仅适用于5V继电器等小电流线圈保护。 ③ 可用肖特基二极管：1N5819 3. 理论上，二极管耐压的选择取决于反向可施加多少电压。 可以看到，续流二极管在电路中的连接方向相反。 例如，如果电路中线圈供电为12V，则二极管的耐压值必须大于12V。 但平均两个电极管的反向耐压值极高。 4、如果不想看二极管的datasheet参数，请使用普遍适用的FR107。

实际示例：

添加“通用二极管+稳压二极管”串联组合旁路。 尽管并联二极管为固态开关提供了最大程度的保护，但它们可能会对继电器的开关性能产生非常负面的影响。 众所周知，分离电枢的合力是磁力和弹簧力之间的差值，并且由于两者都变化，所以合力随着时间和电枢的位置而变化。 这种力的组合会切换电枢和接触弹簧，从而改变电枢系统的速度和动量。 磁通量的缓慢衰减导致合力的积分值较小，从而减慢了电枢的加速度，并且当仅将二极管并联到线圈时，磁通量的衰减最慢。 实际上，刚性 NO（常开触点）弹簧提供的打开力会迅速减小，但磁力衰减得更慢，因此合力会随着时间的推移而反向。 在此期间，电枢减慢、停止或暂时反转，直到磁通量进一步衰减，最终弹簧将力“返回”正值，使转变继续进行。 另一件需要注意的事情是，当功率继电器触点闭合时，快速上升（例如电阻）的中到高电流负载连接到电压源，从而在配合触点之间形成间隙。 精细的熔融界面会导致精细的焊接和粘着条件，并且必须在下一次切削过渡期间将其分离。 通常，借助可动衔铁的动量，合力可以完全克服这种“粘性”力，实现接触点的转变。 然而，电枢速度的降低或反转（在仅添加续流二极管的情况下）以及电枢动量的降低可能导致粘合无法断裂并且触点“焊接”。 线圈电流衰减得越快，磁力下降得越快，因此电枢动量和触点粘连的“断裂力”就越大。 显然，这在没有压制的情况下是最好的。 然而，将通用二极管与齐纳二极管串联可以近似获得最佳衰减系数。 当线圈电源被切断时，线圈电流通过该串联耦合旁路续流，并且其电压保持等于齐纳管电压（正二极管正向压降），直到线圈耗尽能量。 如图所示。 通过选择适当的调节电压值，可以将线圈开关电压限制在开关额定值可接受的水平。 这提供了线圈开关保护和继电器开关性能。我们将建议最佳折衷方案。 这种方法应用于确保最大的继电器性能和可靠性，同时保护控制电路免受线圈中感应电压的影响。 替代方案：并联双向 TVS 二极管。 如果在继电器中添加二极管，由于反电动势，它会立即短路。 这时电流变得很大，线圈很可能烧坏。 TVS 管旁路可以吸收该脉冲。 TVS管是一种钳位器件，只能吸收脉冲，而不会造成完全短路。 不过，这也要视情况而定。 主要由两点决定：拉入时能量的大小和切割时反电动势的大小。 如果控制装置能够承受这两个条件，则不需要它。 添加它们。 另一种方法是添加RC吸收回路来吸收这种能量。 有关 RC 吸收回路的信息，请参阅本文。