Back EMF（反电动势）详解

Back EMF（Back Electromotive Force），中文称为“反电动势”或“反向电动势”，是电磁系统中一种自然产生的电压现象，常见于电机、继电器、螺线管等含有线圈的设备中。

什么是 Back EMF？

当电流通过一个线圈（如电机绕组）时，会产生磁场。如果该线圈所处的磁场发生变化（例如电机旋转时切割磁力线），根据法拉第电磁感应定律，线圈内部会感应出一个与原电流方向相反的电压，这就是反电动势。

Back EMF 的产生原理

• 基于楞次定律：感应电流的方向总是试图抵消引起它的变化。
• 在直流电机中，转子旋转时切割定子磁场，产生与供电电压方向相反的电压。
• 在开关断开感性负载（如继电器）时，电流突变导致高幅值反电动势，可能损坏电子元件。

Back EMF 的实际影响

在电机控制系统中，Back EMF 可用于估算转速（无传感器控制）；但在开关电路中，它可能引发电弧或击穿半导体器件，因此常需使用续流二极管、RC 吸收电路或 TVS 管进行保护。

如何测量或利用 Back EMF？

• 在无刷直流电机（BLDC）中，通过检测未通电相的 Back EMF 过零点实现换相。
• 使用示波器观察电机端电压，在 PWM 关断期间可看到 Back EMF 波形。
• 设计驱动电路时，必须考虑 Back EMF 对 MOSFET 或 IGBT 的电压应力影响。