【题目编号】MC1-1112
【题目】如果利用开关器件来控制继电器的衔铁线圈通电与否,则线圈的两端需要并联一个小容量电容器或是一个反向偏置的二极管。其作用是:
【答案】A
[A]吸收继电器线圈在电路关断瞬间感应出的反向电动势以保护开关器件
[B]消除继电器触点通断时产生的火花干扰
[C]减少通过开关器件的工作电流
[D]减少继电器的磨损
考点速览
本题与继电器线圈的反电动势直接相关,考的是保护措施。既然关断瞬间线圈会感应出高压尖峰、威胁开关器件,那么在继电器线圈两端并联一个小容量电容器,或并联一个反向偏置的二极管,目的就是把这股高压吸收掉,保护开关管。
原理与依据
继电器线圈是电感,关断瞬间电流不能突变,线圈两端感应出反电动势。这股反电动势如果找不到释放通路,就会以高压尖峰的形式叠加在开关器件(三极管集电极、MOS 管漏极等)上,可能击穿器件。解决办法是给电感电流提供一条续流回路,让磁场能量安全泄放。
并联反向偏置二极管是最经典的做法,这种二极管叫续流二极管(freewheeling diode)或飞轮二极管(flyback diode)。正常工作时,二极管反偏,不导通,不影响电路;关断瞬间,线圈反电动势的方向正好让二极管正偏导通,电感电流通过二极管形成闭合回路继续流动,逐渐衰减为零。于是线圈两端的电压被二极管钳位在约零点七伏(硅二极管正向压降),高压尖峰被消除,开关器件得到保护。
并联小容量电容是另一种方案,它与线圈电感构成吸收回路,把瞬间的高频高压能量储存到电容里,再缓慢释放,同样能把尖峰压平。实际电路里也常把二极管和阻容元件组合使用,兼顾钳位速度与残余振荡的抑制。
逐项辨析
选项 A 说"吸收继电器线圈在电路关断瞬间感应出的反向电动势以保护开关器件",准确点出了二极管续流或电容吸收的作用,正确。
选项 B 说"消除继电器触点通断时产生的火花干扰"。消除触点火花是在触点两端并联电容或阻容吸收电路,属于触点的消弧措施,与线圈两端并联元件的目的不同,位置和作用都搞混了。
选项 C 说"减少通过开关器件的工作电流"。并联的二极管正常时反偏不导通,电容也不分流稳态直流,都不会减少工作电流,错误。
选项 D 说"减少继电器的磨损"。继电器磨损主要来自触点通断时的电弧烧蚀和机械动作,线圈两端并联元件并不改变触点的动作次数或电弧强度,错误。
易混淆点
本题最容易和"触点并联电容"的题目搞混。要抓住位置差异:元件并联在线圈两端,对付的是线圈的感性反电动势,保护的是开关器件;元件并联在触点两端,对付的是触点通断瞬间的电弧和电磁干扰,保护的是触点本身并抑制干扰。位置不同,作用对象就完全不同。
还要分清续流二极管的接法:它必须反偏接入,即二极管负极接电源正极一侧。接反了会在正常工作时短路电源、烧毁器件。
应试要点
线圈两端并联反向二极管或小电容,作用等于吸收关断瞬间的反向电动势、保护开关管。看到"线圈两端"就锁定"反电动势保护";看到"触点两端""火花"则要对应到消弧措施,两者不能互换。