电磁式继电器使用注意事项
电磁继电器的使用:
1 触点通断时线圈两端会感应出较大的电动势,如果不加隔离,便很容易通过地电势将干扰引入板上其它电路,导致单片机复位。
线圈控制端加光耦隔离,线圈的电源与板子的电源隔离。
另外线圈两端要加续流二极管(见后说明),可选常用的1N4007或,1N4148,1N5403等
2 触点两端并接去火花的RC电路,R用来抑制触点闭合时的短路电流,C用来抑制触点断开时的放电。
R取值几十到几百欧姆之间,C取值0.1uf-0.3uf左右,对具体应用电路最好先做实验选定最佳参数值。
3 电磁继电器肯定会产生射频干扰,只不过是干扰大小的问题,在继电器电路本身采取足够措施后还需要增强板子的抗干扰能力(软件硬件均要考虑抗干扰措施),如果干扰严重需要考虑采取屏蔽措施
4 各种不同负载的特点:
白炽灯----由于白炽灯钨丝冷态电阻很小,接通瞬间的浪涌电流高达稳态电流15倍。
如此大的浪涌电流会使触点迅速烧蚀,甚至产出熔焊失效。一般可串入限流电阻来减少浪涌电流。
继电器线圈(以直流继电器为例)是感性负载,在电源断电瞬间会产生瞬变电压,有时高达几kV,如此高的电压足以损坏相关元器件;不仅如此,由于其含有丰富的谐波,可通过线路间的分布电容、绝缘电阻侵入控制系统,导致误动作。为防止元器件损坏、电路误动作等,就必须采取抑制措施,由于断路产生的瞬变电压能量大、频谱宽,仅仅采用滤波或隔离措施难以凑效,抑制瞬变干扰,通常采用如下几种常见的方式:
(1)并联电阻
图1为并联电阻抑制瞬变干扰电路,在图1中,K为电路的控制开关,L为继电器线圈的电感。该抑制电路的关键是正确选择所并联的电阻值,阻值过大起不了作用,过小增加功耗,且易烧坏开关触点。例如,48V直流继电器以并联1kΩ/5W电阻为宜,连接不必考虑电源的极性。
(2)并联二极管
图2为并联二极管抑制瞬变干扰电路,电源与二极管极性的相对关系不可任意改变。采用这种方式,能量损耗小,瞬变电压低,但是这种方式延长了放电时间,导致继电器线包延时释放,降低了动态响应性能。二极管峰值耐压应为负载电压的3倍以上。
(3)并联RC支路
并联RC支路如图3所示,这种方式抑制效果较好,但元器件较多,R、C数值的选择与线圈的电感及内阻有关,与电源极性无关,通常R在10~100欧姆之间,C在0.1uF~0.5uF之间,选用无极性电容器,且耐压应高于电源电压的峰值。
(4)其他方式
另外,还有并联电阻+二极管支路方式(如图4)和并联双向二极管或稳压管方式(如图5),并联电阻+二极管支路方式中,电源与二极管的极性不能颠倒,采用这种方式能减少释放时间,提高动态响应性。并联双向稳压为机关方式不必考虑电源极性,延时时间短,但必须保证稳压二极管的耐压至少是电源电压的两倍。
2,开关触点干扰的抑制
断开继电器负载时,为防止开关触点产生火花放电,除了在线圈两端加能量释放通路外,也可在开关触点两端增加并联保护网络,一般最常用的是
RC保护网络。该保护网络可延长接点的耐久性,防止噪音及减小电弧引起接点烧毁。图6为继电器开关触点干扰抑制的典型电路。
在图6中,R、C串联后跨接在开关触点两端,当开关断开时电感性负载中存储的能量通过RC网络放电,避免了触点间产生放电。
R、C的选择应根据接点的电流和电压来确定,电阻R相对于接点电压为1V时,通常选择0.5~1Ω;电容C相对于接点电流为1A时,通常选择
0.5~1μF。但是由于负载的性质和离散特性等的不同,必须考虑电容C具有抑制接点断开时的放电效果,在一般情况下使用200~300V的电容器耐压。电阻的选择应考虑两个方面的因素,一方面,在开关断开瞬间,希望R越小越好,以便电感上存储的能量变成电容器上的能量;另一方面,当开关闭合时,希望
R尽可能的大,以免电容器上的能量通过开关触点放电时电流太大而烧毁触点。一般情况下,开关触点间存在两种形式的击穿电压,即气体火花放电和金属弧光放电。
要防止气体火花放电,应控制触点间电压低于300V;要防止金属弧光放电,应控制触点间的起始电压上升率小于1V/μs,并把触点间的瞬态电流控制在
0.4A以下。
3. 图7为一种改进型的抑制电路,即在电阻R上并联一只二极管D。在开关断开时,电感中的能量通过由R、C、D组成的电路释放,由于二极管正向导通,内阻很小,
能量很快释放;当开关闭合时,充满电的电容C通过电阻R和开关触点放电,由于二极管是反向偏置不导通,释放电流仅从电阻R上流过,如
R选取足够大,就不会引起触点烧坏。另外,还可采用在开关触点两端并联稳压二极管的抑制电路,如图8所示。
在图8中,当开关触点断开时,触点两端出现高电压形成火花放电,由于稳压管的稳压特性,使触点两端的电压不会大于电源电压的1.5
倍,从而抑制了瞬变电压和火花。这种电路由于仅用一个元件,电路简单而且效果不错。
一般情况下,电感性负载比纯阻性负载更容易产生气体火花放电和金属弧光放电,只要选择适当的抑制电路,可以达到和纯阻性负载相同的效果。
什么叫续流二极管
我们通常所说的“续流二极管”由于在电路中起到续流的作用而得名,一般选择快速恢复二极管或者肖特基二极管来作为“续流二极管”,它在电路中一般用来保护元件不被感应电压击穿或烧坏,以并联的方式接到产生感应电动势的元件两端,并与其形成回路,使其产生的高电动势在回路以续电流方式消耗,从而起到保护电路中的元件不被损坏的作用。
续流二极管经常和储能元件一起使用,防止电压电流突变,提供通路。电感可以经过它给负载提供持续的电流,以免负载电流突变,起到平滑电流的作用。在开关电源中,就能见到一个由二极管和电阻串连起来构成的的续流电路。这个电路与变压器原边并联。当开关管关断时,续流电路可以释放掉变压器线圈中储存的能量,防止感应电压过高,击穿开关管。一般选择快速恢复二极管或者肖特基二极管就可以了,用来把线圈产生的反向电势通过电流的形式消耗掉,可见“续流二极管”并不是一个实质的元件,它只不过在电路中起到的作用称做“续流”。
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