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电子元器件那些事儿:电感产生尖峰电压分析及消除方法

增大电感的容量的两种方式,增大磁芯或者绕制更多的匝数,那么同容量的电感该怎么选,选磁芯大的还是匝数多的呢?

磁芯小相对于磁芯大会便宜一些(磁芯更贵一些),但是磁芯小,绕制的线圈匝数就会变多,产生的铜损(铜线上会有内阻,电流流过时产生损耗,也叫线损)就会大,发热变大,效率降低,反过来磁芯除了贵以外缺点,其它是优点。如何选择就要看价格差多少了(一毛钱能扣出两个硬件工程师)。

常用的制作磁芯的材料有铁氧体、钕铁硼、铁硅铝,这些磁芯适合几十Khz到几百Khz的应用,磁芯本身没有磁性,而是具有导磁能力。


电感产生尖峰电压原理分析,以如下电路为例:

当开关闭合时,电感上的电流是缓慢上升的,根据电感的公式U最大12V L电感量是固定的,那么di/dt 是一个确定的斜率缓慢上升。当开关断开时,电流突降为0,这个时候的di/dt是无穷大的,那么电感上就会感应出一个很高的尖峰电压与之对应,实际应用时,尤其是像继电器这种感性负载,长时间这样工作是会损坏的,所以要增加对应的续流回路,防止电感上出现尖峰电压,如下图,在继电器线圈驱动电路上增加D17,进行反向续流。

当继电器导通时,电流流过继电器的线圈,二极管反接不会起作用,可以完全从线圈流过,二极管可以直接做擦除处理,当继电器电源供电的GND断开以后,继电器线圈会和这个D17的二极管构成回路,慢慢将电感上的电流释放掉。

关于续流二极管该如何选型,主要需要考虑以下几个因素:

1.反向耐压,要高于电源电压。

2.电流,看电感的峰值电流和平均电流,1.5倍的余量。

3.计算二极管的功耗(一般不需要,电感续流释放的能量较小,时间端一般二极管可以扛得住)。

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