常有的继电器触点保护电路有:
在继电器驱动端并接反向二极管,用于吸收继电器线圈火花,保护继电器的驱动三极管;
在继电器负载端并接RC吸收电路;用于吸收负载火花;
继电器负载端并接压敏电阻,用于吸收负载接通时的尖波;一般用于继电器接电机之类的感性负载,尤其是继电器驱动直流负载时常用;对容性负载,一般在负载端串接电阻或RL电路;
但是要注意,增加这些保护电路后,会改变继电器的吸合时间和吸合特性;有时可能因为漏电流而导致继电器的误操作。
继电器驱动电路中二极管保护电路
继电器内部具有线圈的结构,所以它在断电时会产生电压很大的反向电动势,会击穿继电器的驱动三极管,为此要在继电器驱动电路中设置二极管保护电路,以保护继电器驱动管。
如图9-53所示是继电器驱动电路中的二极管保护电路,电路中的J1是继电器,VD1是驱动管VT1的保护二极管,R1和C1构成继电器内部开关触点的消火花电路。
电路工作原理分析
继电器内部有一组线圈,如图9-54所示是等效电路,在继电器断电前,流过继电器线圈L1的电流方向为从上而下,在断电后线圈产生反向电动势阻碍这一电流 变化,即产生一个从上而下流过的电流,见图中虚线所示。根据前面介绍的线圈两端反向电动势判别方法可知,反向电动势在线圈L1上的极性为下正上负,见图中 所示。如表9-44所示是这一电路中保护二极管工作原理说明。
看到一张网上的图描述触点的接通时间的过程分析的,非常不错,先放在这里。
我们知道其实继电器的触点保护要比Mosfet更加残酷,一般继电器的负载要比Mosfet大很多。
常见的直流大的负荷直流电动机,直流离合器和直流电磁阀,这些感性负载开关关闭,数百甚至几千伏的反电动势造成的浪涌会把触点寿命降低甚至彻底损坏。当然如果电流较小,比如在1A附近的时候,反电动势会造成电弧放电,放电会导致金属氧化物污染触点,导致触点失效,接触电阻变大。
这里要提一下,继电器始终是会失效的,我们做保护,主要是希望延长继电器的使用时间,因为触点始终会积碳,老化,其表面不如最初那样清洁。在继电器寿命临近后期时,其接触电阻会迅速增大。
一般常温常压下,空气中的关键 电介质击穿电压为200~300V.因此我们的目标一般是把电压控制在200V或更小的电压以下。
我们一般有以下的集中方法来抑制:
标准二极管能显著地延长回动时间,将常规的二极管与齐纳二极管串联并不会过多地影响回动时间。如果是电感性负载,当触点分开时,较长的回动时间延长电弧产生的时间,并会缩短触点寿命。例如,一个线圈上连接了二极管的继电器需要9.8ms的时间才能释放触点。将齐纳二极管与小信号二极管结合在一起,可将时间缩短到1.9ms。线圈上没连接二极管的继电器的回动时间为1.5ms。
感性负载虽然比阻性负载难处理,但是使用好的保护将会使性能变得更好。有两种方法是非常糟糕的,千万不能使用的。
在实际电路,保护装置(二极管,电阻,电容,压敏电阻等)和负载有一定的距离限制。如果两者隔得 太远,保护装置的效果可能会减弱。一般的,两者相隔的距离应在 50厘米之内。
直流负载下较高频率下开关会造成异常的高腐蚀 (电火花的产生)
当较高频率下控制直流电磁阀或离合器,触点可能会发生blue-green腐蚀。出现这种情况的原因是,当电火花(电弧放电)产生的时候,氮气和氧气在空气中的反应生成的。
常用的继电器触点保护电路