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这个简单的电路为什么会烧继电器线圈?

2021-05-26 阅读:
前几天,芯片谈论群中有位做机器人产品的朋友遇到了一件尴尬的事情。机器人身上的设备,交给客户之前测试过,没有出现什么问题,但是拿到客户现场后,继电器线圈烧了。于是在群里请教各位群友,这个简单的电路为什么会烧继电器线圈。

前几天,芯片谈论群中有位做机器人产品的朋友遇到了一件尴尬的事情。CqRednc

 CqRednc

CqRednc

该网友表示,这是个机器人身上的设备,交给客户之前测试过,没有出现什么问题,功能也都正常。但是拿到客户现场后,一使用就动不了了,拆来下测试之后,发现并不是触电烧了,而是继电器线圈烧了。CqRednc

于是在群里请教各位群友,这个简单的电路为什么会烧继电器线圈。CqRednc

CqRednc

这位群友的继电器部分的原理图,咋一看没什么问题,24V的继电器,负载也是24V的,续流二极管也有,先不说其它,大家有没有发现几个不是非常合理的地方?CqRednc

这个电路用是可以用的,但是按照常规套路,改进两点,可以提升稳定性:CqRednc

一是三极管的BE之间没有加一个电阻,加了电阻之后,在上电时三极管有一个确定的状态,保证不会误动作,还有就说这个电阻可以分流抗干扰,防止受勿扰导通,稳定性会更好;CqRednc

二是续流二极管使用了1N4007,1N4007是整流二极管,主要应用于交流转直流中,而1N4148是非常通用的一种高频开关二极管,具有使电流高速导通与截止的能力以及其恢复特性软、过载能力强等优点。它不是普通的整流二极管。CqRednc

能用,不代表稳定可靠,所以本处还是建议采用1N4148。CqRednc

改进之后,问题还是没解决(上述两点改进肯定是优化的)依旧出现,甚至,空载都会出现。CqRednc

有网友指出:用肖特基二极管或者TVS管吸收,线圈失效不外乎就电流过大,高温失效,如何才能达到比静态工作电流更大?在上一次开断后反向电动势还没彻底结束就又开始了下次操作。所以我认为问题所在就是反向电动势吸收和最小操作间隔时间有问题。另外电机属于感性负载,另一侧也需要做反向电动势消除工作,加电感我觉得是错误的。CqRednc

此外,还有网友认为:空载也会烧线圈,是不是继电器断开后续流未完,又马上导通,导致反向电动势和电源共同作用,产生过高电流,烧毁线圈?更换了二极管加快续流,又改写了驱动时序,避免了上述问题?CqRednc

随后,我们换个方向继续寻找问题。CqRednc

经讨论后,软硬件共同优化解决了烧线圈的问题,软件增加必要的状态切换延时,直流有刷电机特别是在正反切换的时候,可以继电器线圈还没泄放完,新的信号又过来了,会照成极大的不稳定,甚至烧坏,所以直流有刷电机这一点控制一定要注意。CqRednc

硬件方面,在电机输出端增加必要的滤波电路,这个对于解决烧线圈,起锦上添花的效果,因为空载之前也有出现过,但是加上必要的EMC元件对整个电路的稳定性提升还是很大的。CqRednc

CqRednc

上述电路,有什么Bug,或者各自有什么可以改进的点,大家评论区留言讨论!CqRednc

(本文授权自公众号芯片之家)CqRednc

责编:DemiCqRednc

  • 但看描述,空载也烧,这样 负载造成继电器吸合变慢就不成立了呀,是否是新的继电器空载也烧,还是已经使用过的继电器空载也烧,这个没描述明确,如果是后者,和您的观点也是重合的
  • 您的分析太好了,高手在民间!
  • 必烧电路设计
  • 示波器测下电压电流不都知道问题了吗,首先这么大的电压,应该串接电阻,不仅对继电器限流,也对电源做些防护,其次,ce结是完全断开么
  • 我的意见:
       继电器线圈烧毁的原因:这是电磁器件、继电器线圈在磁路未闭合前、阻抗很小,故吸合电流瞬间会很大(能够达到10倍),当继电器衔铁闭合后线圈阻抗迅速增大、使吸合电流迅速下降,线圈不会烧毁。但是如果磁路衔铁动作迟缓则会使线圈烧毁。(实际电机的启动电流是正常工作电流的几倍、尤其是初始瞬间,这样就会使继电器触点瞬间过流,造成触点表面局部烧熔,使得继电器动作缓慢,线圈初始电流下降变慢、烧毁。)
       解决办法:
    1、 解刨烧毁继电器,查看其触点情况。验证上述意见是否正确。
    2、 使用存储示波器测量电机启动电流,重新选择继电器触点容量、型号。
    3、 核对继电器动作时间、查对与电机启动电流是否合适。否则选择速度更快器件。
  • 我的意见:
       继电器线圈烧毁的原因:这是电磁器件、继电器线圈在磁路未闭合前、阻抗很小,故吸合电流瞬间会很大(能够达到10倍),当继电器衔铁闭合后线圈阻抗迅速增大、使吸合电流迅速下降,线圈不会烧毁。但是如果磁路衔铁动作迟缓则会使线圈烧毁。(实际电机的启动电流是正常工作电流的几倍、尤其是初始瞬间,这样就会使继电器触点瞬间过流,造成触点表面局部烧熔,使得继电器动作缓慢,线圈初始电流下降变慢、烧毁。)
       解决办法:
    1、 解刨烧毁继电器,查看其触点情况。验证上述意见是否正确。
    2、 使用存储示波器测量电机启动电流,重新选择继电器触点容量、型号。
    3、 核对继电器动作时间、查对与电机启动电流是否合适。否则选择速度更快器件。
  • 我的意见:
       继电器线圈烧毁的原因:这是电磁器件、继电器线圈在磁路未闭合前、阻抗很小,故吸合电流瞬间会很大(能够达到10倍),当继电器衔铁闭合后线圈阻抗迅速增大、使吸合电流迅速下降,线圈不会烧毁。但是如果磁路衔铁动作迟缓则会使线圈烧毁。(实际电机的启动电流是正常工作电流的几倍、尤其是初始瞬间,这样就会使继电器触点瞬间过流,造成触点表面局部烧熔,使得继电器动作缓慢,线圈初始电流下降变慢、烧毁。)
       解决办法:
    1、 解刨烧毁继电器,查看其触点情况。验证上述意见是否正确。
    2、 使用存储示波器测量电机启动电流,重新选择继电器触点容量、型号。
    3、 核对继电器动作时间、查对与电机启动电流是否合适。否则选择速度更快器件。
  • 继电器线圈烧毁?三极管没坏,应该是烧断了。烧断只可能是电压过高,导致电流过大。用固态继电器或者photomos。
  • 线圈回路不用加限流电阻吗?
  • 这个电路我现在就在用,只不过继电器是双路常开常闭,并且有互锁。负载是24伏30瓦直流电机。第一版几乎一摸一样,就三极管采用8050。第一版也就发出了100台左右没有问题。后来电机换了厂家,开始烧三极管。我在电机控制继电器的H桥臂上并联快速恢复二极管也不行;三极管换2n5551也不行。第二版将光耦和2n5551换成了小小的继电器,问题解决。虽然问题解决但是我认为不是最佳方案。为此我也参见了部分进口设备的控制电路,和文中电路以及我的电路相比,他们使用的继电器线圈电源不会直接使用给电机供电的24伏电源,而是将此24伏降压到12伏后再给继电器供电。目前我的第二版电路使用良好,没有再改第三版测试。文中提到续流二极管使用4148,我认为可行但是4148的电流还是小点。我没有具体测试,仅仅是分析而已。目前我使用的续流二极管型号是RS1M,成本上比4148贵点。
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