電感電流是連續(xù)的？電路突然剪斷，會發(fā)生什么？
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電感電流是連續(xù)的，這是由電感的基本特性決定的。下面從原理和數(shù)學兩個角度為你詳細解釋并證明：
原理角度
電感是一種能夠儲存和釋放磁場能量的元件，其儲存的磁場能量表達式為，其中是磁場能量，是電感系數(shù)，是通過電感的電流。
根據(jù)能量守恒定律，能量不能突變。因為電感儲存的磁場能量與電流的平方成正比，如果電流發(fā)生突變，意味著在極短的時間內(nèi)電感儲存的能量也會發(fā)生突變。但在現(xiàn)實中，能量的變化需要一定的時間來完成，不可能瞬間改變。能量不能瞬移，能量瞬移則需要無窮大的功率。所以，電感中的電流不能突變，即電流是連續(xù)變化的。
數(shù)學角度
根據(jù)法拉第電磁感應定律和電感的定義，電感兩端的電壓與通過電感的電流之間的關(guān)系為，其中為電感值，表示電流隨時間的變化率。
對上述公式進行變形，得到電流變化量與電壓和時間的關(guān)系：
在實際電路中，電感兩端的電壓是有限值。當時間間隔趨近于零時（也就是在一個瞬間），積分的值也趨近于零。所以有：
這表明在一個瞬間內(nèi)電流的變化量為零，即電流不能發(fā)生突變，是連續(xù)的。
綜上所述，無論是從物理原理的能量守恒角度，還是從數(shù)學推導的角度，都能證明電感電流是連續(xù)的。
實際電路分析
開關(guān)閉合時電流從直流電壓源正端流出，在此導通期間，圖中電感上端電壓高于其下端電壓。此后，開關(guān)斷開，輸入直流電壓源與電感斷開，電流要保持連續(xù)，且與原方向保持一致，因此在開關(guān)關(guān)斷期間，可將電感視為一個電壓源，維持電流連續(xù)。因此，圖中用灰線在電感兩端標示了一假想電壓源（電池模型），其極性符合電流從電壓源正極流出的規(guī)則。這使電感下端高于其上端電壓?？梢?，為維持電流連續(xù)，電感電壓需發(fā)生反向。
二、開關(guān)斷開，可能產(chǎn)生的現(xiàn)象
當用機械開關(guān)把電感的電流突然切斷時，會出現(xiàn)以下現(xiàn)象：
產(chǎn)生高電壓：根據(jù)電磁感應定律（法拉第電磁感應定律），（其中是感應電動勢，是電感，是電流的變化率）。當機械開關(guān)突然切斷電感電流時，電流在極短時間內(nèi)從一定值變?yōu)榱?，電流變化?span style="box-sizing: border-box !important; margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; max-width: 100%; overflow-wrap: break-word !important; -webkit-font-smoothing: antialiased; -webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0);">
開關(guān)觸點間產(chǎn)生電弧：由于電感兩端產(chǎn)生了高電壓，而機械開關(guān)斷開瞬間，觸點之間的空氣在高電壓作用下會被擊穿，形成導電通道，產(chǎn)生電弧。電弧是一種氣體放電現(xiàn)象，它能夠持續(xù)導通電流，使得電感中的能量得以繼續(xù)釋放。這是因為電弧中的高溫等離子體具有良好的導電性，可以在一定程度上維持電流的流動，直到電感中的磁場能量消耗殆盡。
在機械開關(guān)斷開瞬間，由于電感兩端產(chǎn)生的高電壓擊穿觸點間空氣形成電弧，此時電弧會釋放出大量的熱量，使得觸點附近的溫度急劇升高。
起初，能夠看到開關(guān)觸點之間出現(xiàn)明亮刺眼的弧光，伴隨著強烈的光線和 “噼啪” 作響的放電聲音。隨著電弧持續(xù)存在，電弧產(chǎn)生的高溫不斷作用于觸點。如果電弧能量足夠大、持續(xù)時間較長，觸點的金屬材料會先開始軟化，原本平整光滑的觸點表面逐漸失去光澤，變得凹凸不平。
接著，隨著溫度進一步升高，達到觸點金屬材料的熔點后，金屬開始熔化，呈現(xiàn)出液態(tài)的金屬滴。這些液態(tài)金屬滴可能會在電弧力和重力的作用下，從觸點上滴落下來。同時，由于金屬的熔化和蒸發(fā)，觸點的質(zhì)量會逐漸減小，形狀也會發(fā)生明顯改變，比如觸點的厚度變薄、邊緣變得不規(guī)則。
在電弧熄滅后，原本金屬質(zhì)地的觸點可能會殘留一些黑色或其他顏色的氧化物（取決于觸點材料和周圍環(huán)境），表面變得粗糙且可能有孔洞或裂縫，這是因為在高溫下金屬與空氣中的氧氣發(fā)生了化學反應，并且部分金屬被蒸發(fā)或濺射出去了。如果觸點融化較為嚴重，可能會導致開關(guān)無法正常閉合或?qū)娏?，使整個電路出現(xiàn)故障。
可能損壞電路元件：高電壓不僅會在開關(guān)觸點間產(chǎn)生電弧，還可能對電路中的其他元件造成損害。例如，可能會擊穿與電感相連的電子元件的絕緣層，導致元件損壞；或者超過其他元件的額定電壓，使其性能下降甚至失效。
輻射電磁干擾：快速變化的電流和高電壓會產(chǎn)生較強的電磁輻射，形成電磁干擾（EMI）。這種電磁干擾可能會影響周圍其他電子設(shè)備的正常工作，例如導致附近的通信設(shè)備出現(xiàn)信號干擾、數(shù)據(jù)傳輸錯誤等問題。
三、機械開關(guān)VS電子開關(guān)，切斷電感電流的區(qū)別
機械開關(guān)切斷電感電流
現(xiàn)象：
電弧放電：當機械開關(guān)觸點分離時，電感試圖維持電流，導致觸點間電壓急劇升高，擊穿空氣形成電弧。電弧會持續(xù)到電感能量釋放完畢或觸點間距足夠大。
觸點損壞：電弧的高溫會燒蝕開關(guān)觸點，縮短機械開關(guān)壽命。
電磁干擾（EMI）：電弧產(chǎn)生高頻噪聲，干擾周圍電子設(shè)備。
典型應用場景：機械開關(guān)（如繼電器、斷路器）直接切斷感性負載（如電機、電磁閥）時，必須設(shè)計滅弧裝置（如磁吹滅弧、滅弧柵）或并聯(lián)保護元件（如RC緩沖電路、壓敏電阻）。
現(xiàn)象：
電壓尖峰：MOSFET關(guān)斷速度極快（納秒級），導致電流變化率（didt）極大，從而在漏源極（D-S）間產(chǎn)生高壓尖峰。
器件擊穿：若電壓尖峰超過MOSFET的耐壓值（VDSS），會導致器件擊穿損壞。
無電?。喊雽w開關(guān)無物理觸點，避免了電弧問題。
關(guān)鍵保護措施：
續(xù)流二極管：在電感兩端反向并聯(lián)二極管（續(xù)流二極管），為電感電流提供釋放路徑，限制電壓尖峰（鉗位在二極管正向壓降）。
RC緩沖電路：吸收高頻能量，減緩電壓上升速率。
TVS/穩(wěn)壓管：瞬態(tài)電壓抑制器或齊納二極管可鉗位過壓。
電子開關(guān)（MOSFET）切斷電感電流
機械開關(guān) vs. 電子開關(guān)對比
| 特性 | 機械開關(guān) | 電子開關(guān)（MOSFET） |
|---|---|---|
| 關(guān)斷速度 | 慢（毫秒級） | 快（納秒級） |
| 電弧風險 | 高（需滅弧設(shè)計） | 無 |
| 電壓尖峰 | 較低（因關(guān)斷速度慢） | 極高（需外部保護電路） |
| 壽命 | 有限（觸點磨損） | 長（無機械磨損） |
| 典型保護措施 | 滅弧裝置、RC電路、壓敏電阻 | 續(xù)流二極管、RC緩沖、TVS/穩(wěn)壓管 |
四、解決方案
1）泄放二極管
開關(guān)閉合時，由于二極管單向?qū)ㄌ匦?，不會對主通路產(chǎn)生影響；
開關(guān)斷開后，電感產(chǎn)生的感應電動勢上負下正，通過并聯(lián)的二極管泄放電壓，來減少對開關(guān)的損傷。
二極管必須能夠承受關(guān)斷時的初始電流，該初始電流等于開關(guān)閉合時流經(jīng)電感的穩(wěn)態(tài)電流。此外，二極管的額定電壓需要能夠承受正電壓電平和負電壓電平之間的變化幅度。一條經(jīng)驗法則是，選擇額定電流至少達到電感線圈所汲取電流大小、且額定電壓至少為負載工作電壓兩倍的二極管。
此種方案的缺點是泄放感應電動勢時間過長，所以可以采用Zener Diode并聯(lián)在電感負載兩側(cè)，電感電流迅速消失。
2）RC消火花電路
如下圖所示，采用RC串聯(lián)電路，與開關(guān)進行并聯(lián)，這樣感應電動勢可以消耗在電容和電阻上面，減少對開關(guān)的損壞。
3）續(xù)流二極管
想想，非同步Buck電路是不是就是因為這個原因，所以需要一個續(xù)流二極管？
當開關(guān)突然斷開時，在芯片輸出管腳到負載端，由于存在實際走線長度，存在寄生電感，產(chǎn)生感應電壓，如下圖所示，VL=-20V，芯片Output端口為負壓，為了保護芯片輸出端口內(nèi)部的Diode，可以加入一個Schottky Diode，具體如下圖所示：
選擇Schottky Diode時，需要選擇盡量小的VF，讓其先于芯片內(nèi)部保護二極管導通，才能起到保護作用。
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