为什么继电器线圈的两端要并联一个二极管？

引言

在自动化的控制系统中，我们经常看到24伏的继电器线圈两端，它并了一个反向二极管，那这个二极管是起什么作用呢？

24V继电器：自动化控制的“小开关”

继电器在自动化控制系统中扮演着“开关”的重要角色。它就像一个智能的“交通警察”，能够根据控制信号准确地控制电路的通断，从而实现对各种设备的有序控制。而24V继电器则是其中应用广泛的一类，它具有工作电压适中、安全可靠、易于控制等优点，被广泛应用于工业自动化、智能家居、汽车电子等众多领域。

以工业自动化生产线为例，24V继电器可以控制电机的启动和停止、气缸的伸缩、阀门的开关等。当生产线上的传感器检测到某个信号时，会将信号传输给PLC，PLC经过处理后输出控制信号给24V继电器，继电器再根据信号控制相应的设备动作，实现生产过程的自动化控制。可以说，24V继电器是自动化生产线上不可或缺的“小开关”。

反电动势：潜伏在继电器线圈里的“破坏者”

然而，24V继电器在工作的过程中，也存在着一个潜在的问题——反电动势。当继电器线圈通电时，会产生磁场，吸引衔铁动作，使触点闭合或断开。而当线圈断电时，磁场不会瞬间消失，而是会逐渐减弱。在这个过程中，根据电磁感应定律，线圈中会产生一个反向电动势。

这个反向电动势就像一个潜伏在继电器线圈里的“破坏者”，它的峰值可能会达到电源电压的数倍。如果不加以处理，这个反向电动势会对电路中的其他元件造成严重的损害。特别是当使用晶体管输出的PLC来驱动继电器时，问题会更加突出。因为晶体管的耐压能力相对较弱，反向电动势很容易将其击穿，导致PLC损坏，进而影响整个自动化控制系统的正常运行。

举个实际的例子，在一家汽车制造企业的自动化焊接生产线上，使用晶体管输出的PLC来控制24V继电器，进而控制焊接设备的电源通断。

有一次，由于没有在继电器线圈上并联反向二极管，当继电器线圈断电时产生的反向电动势击穿了PLC的输出晶体管，导致焊接设备无法正常工作，生产线被迫停机。这次故障不仅造成了生产延误，还增加了维修成本，给企业带来了不小的损失。

反向二极管：保护驱动元件的“忠诚卫士”

为了解决反电动势带来的问题，我们需要在24V继电器线圈上并联一个反向二极管。这个反向二极管就像一位忠诚的“卫士”，默默地守护着驱动元件的安全。

当继电器线圈通电时，反向二极管处于反向偏置状态，相当于处于截止状态，此时它对电路的正常工作几乎没有影响，电流可以顺利通过线圈，驱动继电器动作。

而当线圈断电时，反向电动势产生的电压会使反向二极管处于正向偏置状态，二极管导通。反向电动势产生的电流会通过反向二极管形成回路，将能量释放掉，从而避免了反向电动势对驱动元件的冲击，保护了驱动元件不被击穿。

还是以汽车制造企业的自动化焊接生产线为例，在经历了上次的故障后，企业在继电器线圈上都并联了反向二极管。此后，即使继电器频繁地通断，也没有再出现因反向电动势击穿PLC输出晶体管的情况，生产线能够稳定、高效地运行，大大提高了生产效率和产品质量。

反向二极管的选型与应用

既然知道了原理，实际接线中我们应该注意什么？

1. 这个二极管叫什么？

它的学名叫做续流二极管，也有人叫它保护二极管或二极管钳位。

2. 如何选型？

不是随便抓一个二极管就能用的，选择时主要看两个参数：

反向耐压值：

必须大于电路的工作电压。一般24V系统，选择耐压大于100V的二极管即可（如1N4007耐压1000V，完全足够）。

正向平均电流：

理论上要大于继电器的线圈工作电流。在实际工程中，常用的1N4007（1A）或1N5819（肖特基二极管，反应更快）就能应对绝大多数小型继电器。

3. 必须要晶体管输出才能用吗？

晶体管输出（PLC）：

必须加！晶体管过载能力极差，极易击穿。

继电器输出（PLC）：

可以不加。因为PLC输出本身就是继电器触点，物理断开，耐压高，不怕感应电。但如果是驱动外部的巨大接触器线圈，为了消除电火花干扰延长触点寿命，通常也会加上。

4. 有没有副作用？

有。加上二极管后，继电器的释放时间（断开时间）会变长。因为磁场能量是通过二极管缓慢消耗的，而不是瞬间拉弧断开的。

对于普通控制逻辑，这点延迟（几毫秒到几十毫秒）可以忽略不计。

但对于高频开关（如PWM调速）或要求极速断开的场合，就不能用普通二极管，而需要改用稳压二极管或电阻与二极管串联的方式来加速释放。

五、 总结

在自动化控制系统中，“细节决定成败”。

那个不起眼的、反向并联在继电器线圈上的二极管，就像是PLC身边的贴身保镖。它默默地承受着电感断开时的瞬间高压冲击，将危险扼杀在摇篮里。

口诀记一下：

线圈由于是电感，

断电产生高压电。

反向并联二极管，

续流泄能保设备。

PLC经典案例与源程序