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電子元器件那些事兒:電感產生尖峰電壓分析及消除方法

增大電感的容量的兩種方式,增大磁芯或者繞制更多的匝數,那么同容量的電感該怎么選,選磁芯大的還是匝數多的呢?

磁芯小相對于磁芯大會便宜一些(磁芯更貴一些),但是磁芯小,繞制的線圈匝數就會變多,產生的銅損(銅線上會有內阻,電流流過時產生損耗,也叫線損)就會大,發熱變大,效率降低,反過來磁芯除了貴以外缺點,其它是優點。如何選擇就要看價格差多少了(一毛錢能扣出兩個硬件工程師)。

常用的制作磁芯的材料有鐵氧體、釹鐵硼、鐵硅鋁,這些磁芯適合幾十Khz到幾百Khz的應用,磁芯本身沒有磁性,而是具有導磁能力。


電感產生尖峰電壓原理分析,以如下電路為例:

當開關閉合時,電感上的電流是緩慢上升的,根據電感的公式U最大12V L電感量是固定的,那么di/dt 是一個確定的斜率緩慢上升。當開關斷開時,電流突降為0,這個時候的di/dt是無窮大的,那么電感上就會感應出一個很高的尖峰電壓與之對應,實際應用時,尤其是像繼電器這種感性負載,長時間這樣工作是會損壞的,所以要增加對應的續流回路,防止電感上出現尖峰電壓,如下圖,在繼電器線圈驅動電路上增加D17,進行反向續流。

當繼電器導通時,電流流過繼電器的線圈,二極管反接不會起作用,可以完全從線圈流過,二極管可以直接做擦除處理,當繼電器電源供電的GND斷開以后,繼電器線圈會和這個D17的二極管構成回路,慢慢將電感上的電流釋放掉。

關于續流二極管該如何選型,主要需要考慮以下幾個因素:

1.反向耐壓,要高于電源電壓。

2.電流,看電感的峰值電流和平均電流,1.5倍的余量。

3.計算二極管的功耗(一般不需要,電感續流釋放的能量較小,時間端一般二極管可以扛得住)。

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