感應負載，例如螺線管和接觸器，可能會導致電弧和故障回到機電開關設備，從而導致代價高昂的停機時間。該解決方案比您想象的要便宜。

想象一下這樣一個場景，PLC 的繼電器輸出卡被用于驅動大型液壓缸的直流螺線管。每隔幾個月，卡就會出現故障，導致停機和更換中繼卡的不必要費用。

什么是反激電壓？

用電移動開關或柱塞的設備使用電磁學的概念，其中線圈在消耗電流的同時會產生磁場。該磁鐵的強度足以移動金屬瓣甚至彈簧柱塞。更大的負載需要更多的電流。

當這個電磁鐵產生時，磁場被儲存在負載內部。換句話說，您使用電流產生磁場，并且磁場現在存儲在該柱塞內。當線圈電流“關閉”時，存儲在柱塞內的磁場仍然存在，并且在短時間內，它試圖在線圈上產生電壓。

什么時候反激電壓好？

在某些情況下，這種產生的反向電壓是一個非常有用的特性。汽車中的火花塞的工作原理是，電池的 12 伏電壓在精確的時刻為線圈供電（來自分配器、電子線圈組，甚至每個插頭上的線圈）。當電池電壓被移除時，線圈試圖通過電路驅動電流 - 在這里，提供的路徑正好穿過火花塞的間隙。

但是 12 伏的電壓不足以產生跨越幾毫米的火花。幸運的是，線圈產生的電壓比原始充電電壓大很多倍，電流只持續片刻，直到磁場崩潰。

圖 1.顯示螺線管負載和典型反激二極管之間極性關系的電路原理圖，在這種情況下很常見。后面會顯示一個實際的接線示例。

什么時候反激電壓不好？

回到工業環境中，反向電壓比原始電壓大很多倍的事實令人擔憂。如果控制電路為 24 伏，則反向反激電壓可能遠高于 100 伏。如果電路中有一個小間隙，這肯定足以產生相當大的火花?；鸹ㄈc燃燃料可能很有用，但在控制系統中卻很危險。

差距以機電控制裝置的形式存在，即開關和機械繼電器。當繼電器或開關觸點打開時，間隙會在幾毫秒內從零增加到幾毫米，從而為理想的火花間隙提供充足的時間來產生可見的電弧。

我在一個關燈的控制柜內看到了這種現象，透明冰塊繼電器內部火花的視覺顯示非常引人注目。如果繼電器很小，比如PLC 繼電器輸出卡上的繼電器，火花會很快使繼電器劣化，導致頻繁故障。

圖 2.與 DIN 安裝 4PDT 繼電器相比，電路板繼電器的小尺寸顯示了這些設備的相對敏感程度。

如果您似乎在模塊上不斷有單個 I/O 點出現故障，但電流卻在額定限制范圍內，那么罪魁禍首可能是直流供電的線圈設備在斷電時會產生火花。

如何防止反激電壓？

有幾種方法可以防止這種有問題的現象。有些是涵蓋癥狀的簡單、廉價的解決方案，但其他解決方案可以完全預防問題。

緩沖二極管和電路

這些小型、廉價的設備有幾個名稱：緩沖、反激、續流、浪涌、保護等。它們可以從電子零件分銷商處以幾美分的價格批量訂購，其中“整流二極管”這個名稱表示所需的理想穩健等級。

圖 3.繼電器左側的兩個二極管 - 頂部是來自組件分??配器的 1N4001，下部是專用于繼電器插座的模型。

許多制造商意識到這個問題，設計了集成解決方案，將二極管直接安裝到接線盒的接線中或直接安裝在基于線圈的設備內部。只需尋找“二極管”一詞，并確保以正確的極性安裝。

二極管是只有兩根導線的固態器件，電流只能單向流動。它們與感性負載并聯安裝，因此當負載從控制器通電時，二極管反向偏置，不允許電流繞過自身。

圖 4.一個示例電路，顯示一個二極管連接到一個雙電平接線端子。Red/Black 和 Blu/WhtBlu 用于顯示負載的極性，與二極管相比（注意二極管主體上的灰色條紋）。

然而，在控制電壓被移除的那一刻，磁場試圖在線圈上產生電壓，線圈現在幾乎就像一個高壓電池。瞬間，這個正向偏置二極管，允許電流在一個短回路中流動，線圈到二極管。二極管能夠在很短的時間內承受大電流，因此磁場（和電流）會在眨眼間安全地耗盡。

因為二極管將電壓保持在 1 伏以下，所以電壓永遠不會增加到產生火花的水平，因此消除了對危險的恐懼。

二極管的一種變體是電阻-電容 （RC） 串聯電路，允許場以可預測的速率放電。該電路也可以與控制裝置并聯安裝，允許電流在開關或繼電器觸點周圍無害地排出。

固態開關器件

可以購買帶有直流輸出而不是繼電器輸出的 PLC 輸出模塊。對于某些情況，這可能是一種有效的解決方案，但繼電器輸出的優點是大型螺線管所需的高電流額定值。許多直流輸出卡根本無法處理這么大的電流。

直流輸出模塊通過限制反向電壓電弧危險的晶體管提供電流。在非常短的時間內具有高度的斷態電阻和高電壓容差，只有極高的持續電壓尖峰才會成為終端情況。但是驅動負載所需的大電流絕不是短暫的，并且對于正常的晶體管輸出來說是（并且經常聞到）麻煩。

交流供電負載

雖然 24 伏直流是常見的控制電壓，但反激現象會隨著交流電壓而消失，因為電感線圈沒有充電到恒定值，然后在斷電時突然放電。

許多螺線管可以找到120 AC和24 AC電壓，安裝和故障排除方法基本保持不變，繼電器卡仍然可以使用。顯然，電壓源的變化和設備的更換可能會導致不希望的停機時間，但從長遠來看可能值得您花時間。