Question

继电器的驱动电路中，二极管的作用是什么？

Answer 1

许多初学者对二极管很“熟悉”，提起二极管的特性可以脱口而出它的单向导电特性，说到它在电路中的应用第一反应是整流，对二极管的其他特性和应用了解不多，认识上也认为掌握了二极管的单向导电特性，就能分析二极管参与的各种电路，实际上这样的想法是错误的，而且在某种程度上是害了自己，因为这种定向思维影响了对各种二极管电路工作原理的分析，许多二极管电路无法用单向导电特性来解释其工作原理。
二极管除单向导电特性外，还有许多特性，很多的电路中并不是利用单向导电特性就能分析二极管所构成电路的工作原理，而需要掌握二极管更多的特性才能正确分析这些电路，例如二极管构成的简易直流稳压电路，二极管构成的温度补偿电路等。

9.4.1 二极管简易直流稳压电路及故障处理

二极管简易稳压电路主要用于一些局部的直流电压供给电路中，由于电路简单，成本低，所以应用比较广泛。
二极管简易稳压电路中主要利用二极管的管压降基本不变特性。
二极管的管压降特性：二极管导通后其管压降基本不变，对硅二极管而言这一管压降是0.6V左右，对锗二极管而言是0.2V左右。
如图9-40所示是由普通3只二极管构成的简易直流稳压电路。电路中的VD1、VD2和VD3是普通二极管，它们串联起来后构成一个简易直流电压稳压电路。

图9-40 3只普通二极管构成的简易直流稳压电路

1．电路分析思路说明
分析一个从没有见过的电路工作原理是困难的，对基础知识不全面的初学者而言就更加困难了。
关于这一电路的分析思路主要说明如下。
（1）从电路中可以看出3只二极管串联，根据串联电路特性可知，这3只二极管如果导通会同时导通，如果截止会同时截止。
（2）根据二极管是否导通的判断原则分析，在二极管的正极接有比负极高得多的电压，无论是直流还是交流的电压，此时二极管均处于导通状态。从电路中可以看出，在VD1正极通过电阻R1接电路中的直流工作电压+V，VD3的负极接地，这样在3只串联二极管上加有足够大的正向直流电压。由此分析可知，3只二极管VD1、VD2和VD3是在直流工作电压+V作用下导通的。
（3）从电路中还可以看出，3只二极管上没有加入交流信号电压，因为在VD1正极即电路中的A点与地之间接有大容量电容C1，将A点的任何交流电压旁路到地端。

2．二极管能够稳定直流电压原理说明
电路中，3只二极管在直流工作电压的正向偏置作用下导通，导通后对这一电路的作用是稳定了电路中A点的直流电压。
众所周知，二极管内部是一个PN结的结构，PN结除单向导电特性之外还有许多特性，其中之一是二极管导通后其管压降基本不变，对于常用的硅二极管而言导通后正极与负极之间的电压降为0.6V。
根据二极管的这一特性，可以很方便地分析由普通二极管构成的简易直流稳压电路工作原理。3只二极管导通之后，每只二极管的管压降是0.6V，那么3只串联之后的直流电压降是0.6×3=1.8V。

3．故障检测方法
检测这一电路中的3只二极管最为有效的方法是测量二极管上的直流电压，如图9-41所示是测量时接线示意图。如果测量直流电压结果是1.8V左右，说明3只二极管工作正常；如果测量直流电压结果是0V，要测量直流工作电压+V是否正常和电阻R1是否开路，与3只二极管无关，因为3只二极管同时击穿的可能性较小；如果测量直流电压结果大于1.8V，检查3只二极管中有一只开路故障。

图9-41 测量二极管上直流电压接线示意图

4．电路故障分析
如表9-40所示是这一二极管电路故障分析

表9-40 二极管电路故障分析

名 称
故障分析
理解方法

某只二极管开路 电路不能进行直流电压的稳定，且二极管上没有直流电压，但是电路中R1下端的直流电压升高，造成VT1管直流工作电压升高。 二极管导通后的内阻很小，这时相当于3只二极管内阻与电阻R1构成对直流电压+V的分压电路。当二极管开路后，不存在这种分压电路，所以R1下端的电压要升高。
某只二极管短路 电路能够稳定直流电压，但是R1下端的直流电压降低了0.6V，使VT1管直流工作电压下降，影响了VT1管正常工作。 二极管短路后，它两端的直流电压为0V，所以3只二极管上的直流电压减小了。

5．电路分析细节说明
关于上述二极管简易直流电压稳压电路分析细节说明如下。
（1）在电路分析中，利用二极管的单向导电性可以知道二极管处于导通状态，但是并不能说明这几只二极管导通后对电路有什么具体作用，所以只利用单向导电特性还不能够正确分析电路工作原理。
（2）二极管众多的特性中只有导通后管压降基本不变这一特性能够最为合理地解释这一电路的作用，所以依据这一点可以确定这一电路是为了稳定电路中A点的直流工作电压。
（3）电路中有多只元器件时，一定要设法搞清楚实现电路功能的主要元器件，然后围绕它进行展开分析。分析中运用该元器件主要特性，进行合理解释。

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。

图9-53 二极管保护电路

图9-54 等效电路

1．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。

表9-44 保护二极管工作原理说明

名称
说明

正常通电情况下 直流电压+V加到VD1负极，VD1处于截止状态，VD1内阻相当大，所以二极管在电路中不起任何作用，也不影响其他电路工作。
电路断电瞬间 继电器J1两端产生下正上负、幅度很大的反向电动势，这一反向电动势正极加在二极管正极上，负极加在二极管负极上，使二极管处于正向导通状态，反向电动势产生的电流通过内阻很小的二极管VD1构成回路。二极管导通后的管压降很小，这样继电器J1两端的反向电动势幅度被大大减小，达到保护驱动管VT1的目的。

2．故障检测方法和电路故障分析
对于这一电路中的保护二极管不能采用测量二极管两端直流电压降的方法来判断检测故障，也不能采用在路测量二极管正向和反向电阻的方法，因为这一二极管两端并联着继电器线圈，这一线圈的直流电阻很小，所以无法通过测量电压降的方法来判断二极管质量。应该采用代替检查的方法。
当保护二极管开路时，对继电器电路工作状态没有大的影响，但是没有了保护作用而很有可能会击穿驱动管；当保护二极管短路时，相当于将继电器线圈短接，这时继电器线圈中没有电流流过，继电器不能动作。

Answer 2

变容二极管
使用于电视机的高频头中

整流二极管
利用二极管单向导电性，可以把方向交替变化的交流电变换成单一方向的脉动直流电。

开关元件
二极管在正向电压作用下电阻很小，处于导通状态，相当于一只接通的开关；在反向电压作用下，电阻很大，处于截止状态，如同一只断开的开关。利用二极管的开关特性，可以组成各种逻辑电路。
检波二极管
在收音机中起检波作用

二极管正向导通后，它的正向压降基本保持不变（硅管为0.7V，锗管为0.3V）。利用这一特性，在电路中作为限幅元件，可以把信号幅度限制在一定范围内。

继流二极管
在开关电源的电感中和继电器等感性负载中起继流作用。

变容二极管
使用于电视机的高频头中。
万用表X100或X1K挡测量两边的阻值一样,或是短路,断路都是坏的

如果一面有一定的阻值,另一面表针不动,正反向阻值越大说明是好的

Answer 3

Answer 4

释放继电器线圈上的自感高电压，保护电路的的集成电路及易损电子元件！

Answer 5

继电器驱动线圈是个电感，在掉电瞬间会产生巨大的感生电动势，如果没有泄放电路这个感生电动势会直接加载驱动电路上，损坏驱动电路。二极管并联在线圈上就是给感生电动势形成一个泄放回路。