电路如下图所示:
![cf3efeeda74e4953b005f9fa38c1da7a?from=pc.jpg cf3efeeda74e4953b005f9fa38c1da7a?from=pc.jpg](https://static.assets-stash.eet-china.com/forum/202204/02/153117fzq0lxqsruelr0qz.jpg)
仿真电路
继电器K1为软件提供的虚拟继电器,可以设计其吸合电流、断开电流、电感量、电阻值;
Q1为NPN三极极,通过频率为1Hz的方波信号控制继电器通断;
采用虚拟示波器观测Q1集电极的电压;
继电器K1的参数设置为:吸合电流I=50mA,断开电流=25mA,电感量L=1mH,电阻值R=50Ω。
![24bdbb9ba1ad47548114afc68fbc5f34?from=pc.jpg 24bdbb9ba1ad47548114afc68fbc5f34?from=pc.jpg](https://static.assets-stash.eet-china.com/forum/202204/02/153117h6zhk8hmqlkfk8kc.jpg)
继电器参数
仿真分析
当继电器线圈两端没有并联续流二极管时,multisim会给出怎么样的反向电动势呢?
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不接续流二极管时的反向电动势
结论:当不接续流二极管时,断开时的反向电动势高达几千伏。
当继电器线圈两端并联续流二极管时,结果如下:
![748a8670ebaf4a3a9eab0d2df053b9c5?from=pc.jpg 748a8670ebaf4a3a9eab0d2df053b9c5?from=pc.jpg](https://static.assets-stash.eet-china.com/forum/202204/02/153117gerciqqaqucj0q0q.jpg)
并联续流二极管之后的电压波形
进一步展开之后,Q1的集电压被续流二极管钳位至5.0+0.7=5.7V,持续时间为40uS;
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展开之后的波形
继电器吸合时,电流
。
![c4a7a78ac8de4bf4a87edcf650e266b6.jpg c4a7a78ac8de4bf4a87edcf650e266b6.jpg](https://static.assets-stash.eet-china.com/forum/202204/02/153117xb1k1efxvfzp4pab.jpg)
断开时,继电器线圈通过D1放电,其放电时间常数为
![9ed63372008f487fa27327b5bd376750.jpg 9ed63372008f487fa27327b5bd376750.jpg](https://static.assets-stash.eet-china.com/forum/202204/02/153117bjtbjjbj3jbxcdzb.jpg)
等效电路为:
![ef891cc8f7094140a5ef41780625ec75?from=pc.jpg ef891cc8f7094140a5ef41780625ec75?from=pc.jpg](https://static.assets-stash.eet-china.com/forum/202204/02/153117f2pd8m6npsmpk5jd.jpg)
线圈放电等效电路
电流表示为:
,
![bbeabef3d260488aa38c34c0ac8ea918.jpg bbeabef3d260488aa38c34c0ac8ea918.jpg](https://static.assets-stash.eet-china.com/forum/202204/02/153117o61gavgssx26rppp.jpg)
反向电动势表示为:
,
![dd63edddd8d146b1aa1ba31950736f6e.jpg dd63edddd8d146b1aa1ba31950736f6e.jpg](https://static.assets-stash.eet-china.com/forum/202204/02/153117k4l922422bw9xs0z.jpg)
当放电至0.7V时,续流二极管截止,对应的时间为:
![dad584918db0423b9f4a841f510f9a8c.jpg dad584918db0423b9f4a841f510f9a8c.jpg](https://static.assets-stash.eet-china.com/forum/202204/02/153117kyyge4ylgley4iei.jpg)
与仿真结果一致。
当线圈电感增加至10mH,线圈电阻降低至20Ω时,反向电动势的衰减时间增加至960us。
而理论计算为:
,与与仿真结果基本一致。
如何缩短电流以及反向电动的衰减![9a4087b2afcb4ee68fd08ceb156acdd1.jpg 9a4087b2afcb4ee68fd08ceb156acdd1.jpg](https://static.assets-stash.eet-china.com/forum/202204/02/153117i4841dhhcnoh51j1.jpg)
由上述分析,衰减时间与续流电路的电阻成反比,电阻越大,衰减越快。
对于大功率的继电器,为了加快电流的衰减,可以在续流二极管上串联电阻。
如下图,当续流二极管串入200Ω时,衰减时间缩短至110us左右。
这与理论计算值
基本一致。
![303dd8b4cc0449919841c39e072e9f5a.jpg 303dd8b4cc0449919841c39e072e9f5a.jpg](https://static.assets-stash.eet-china.com/forum/202204/02/153117lpkkdkvbyhvob2xd.jpg)
![d6a07e4305464f9daf1562949ce8556e?from=pc.jpg d6a07e4305464f9daf1562949ce8556e?from=pc.jpg](https://static.assets-stash.eet-china.com/forum/202204/02/153117qknl1up4shqpq4sk.jpg)
串联电阻之后的波形
但是不幸的是,Q1集电极断开时的瞬间电压被电阻R4抬升至
,这与仿真测出的52V一致。
![9f205a572c0d4e4889141b14a3a96aaf.jpg 9f205a572c0d4e4889141b14a3a96aaf.jpg](https://static.assets-stash.eet-china.com/forum/202204/02/153117dw6z4b28dqrii6sv.jpg)
当接入电阻以加速电流衰减之后,为了降低Q1集电极的电压,以避免Q1被击穿,在电阻R4两端并联电容C1,构成RCD吸收电路。
根据允许抬升的电压
,通过下式公式估算并联电容的大小。
![698bb28bfdb745ef989fccbe7a78ca01.jpg 698bb28bfdb745ef989fccbe7a78ca01.jpg](https://static.assets-stash.eet-china.com/forum/202204/02/153117kfiz256hqfeqqiqf.jpg)
![9e0faa3967ad4ebcb398a1599f272c51.jpg 9e0faa3967ad4ebcb398a1599f272c51.jpg](https://static.assets-stash.eet-china.com/forum/202204/02/153117h3j7gq2j2mg1n1ar.jpg)
仍以上述仿真电路为例,比如,最大允许抬升的电压为20V,则得到:
![c567063769b540ad820c536d771fb716.jpg c567063769b540ad820c536d771fb716.jpg](https://static.assets-stash.eet-china.com/forum/202204/02/153117ksr8k6k3i3zgrysy.jpg)
![8487bfbdd5a8421f95b3f06efeb5bb48?from=pc.jpg 8487bfbdd5a8421f95b3f06efeb5bb48?from=pc.jpg](https://static.assets-stash.eet-china.com/forum/202204/02/153117ext9dbrru2lubuvz.jpg)
RCD吸收电路的波形
并联电容之后,衰减时间由于电容影响增加于200uS,但是峰值电压下降至17V左右,与理论分析基本一致。
当电容C1的容量减小时,Q1集电极的电压也随之增加,以0.1uF为例,峰值电压上升至37V。
![e20eeecd722d428d99116c93558abf81?from=pc.jpg e20eeecd722d428d99116c93558abf81?from=pc.jpg](https://static.assets-stash.eet-china.com/forum/202204/02/153117i1g1jb9fij46c4fu.jpg)
减小电容,峰值电压增加
来源:物联网全栈开发