反锋电压指的是出现在电路中的一种短暂的高电压信号,其波形瞬间上升、瞬间下降,类似于锯齿状。这种电压信号一般出现在电流通过开关电路器件(如二极管、晶体管、继电器等)时,由于开关动作产生的电感自感和互感的作用,使得电路中出现瞬间高电位。反锋电压不同于电路中常用的稳态电压或交流电压,其特点是时间极短,峰值电压极高。
反锋电压的产生基于电感的特性,当电流通过电感时,其强制地改变电流的大小和方向。开关电路切换时,电感储存的能量要转移至二极管等元器件中,但由于二极管等元器件的特性,导致电感的磁场崩溃,电流快速降为零。这种突然降为零的电流变化就会导致电磁场向相反方向释放能量,从而产生反向电势。
由于反锋电压的时间极短、峰值电压极高,一旦没有采取有效的保护手段,会对电路中的元器件造成严重的损坏,影响电路的正常工作。比如,在电源开关电路中,若没有采用保护二极管,当电源关闭时电感中储存的能量无法转移至负载,只能转移到开关管中,就会在开关管两端产生反向电势,导致开关管击穿损坏。在电动机变频调速器中,也需要采用反锋电压保护电路,以保护IGBT等开关元器件。
为了有效地保护电路中的元器件,常见的反锋电压保护方式包括:
(1)添加保护二极管:在电源开关电路中,添加一个二极管,当开关管关闭时,通过二极管使电感中的储存能量转移到二极管中,从而防止反锋电压对开关管造成的损伤;
(2)采用有源器件:通过使用带有保护电路的有源器件,如SKD、SEP、VS等二极管,其内部带有快速响应的保护电路,能够有效地减缓反锋电压的峰值电压和时间,从而达到保护元器件的目的;
(3)添加吸收电容:通过在电路中串接电容,可以将反锋电压峰值削弱,使其不足以击穿元器件。