繼電器原理特性與繼電驅動電路設計技巧

2020-11-30 EDN電子設計技術

繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統（又稱輸入迴路）和被控制系統（又稱輸出迴路），通常應用於自動控制電路中，它實際上是用較小的電流去控制較大電流的一種「自動開關」。故在電路中起著自動調節、安全保護、轉換電路等作用。Gumednc

繼電器的繼電特性

繼電器的輸入信號 x 從零連續增加達到銜鐵開始吸合時的動作值 xx，繼電器的輸出信號立刻從 y=0 跳躍y=ym，即常開觸點從斷到通。一旦觸點閉合，輸入量 x 繼續增大，輸出信號 y 將不再起變化。當輸入量 x 從某一大於 xx 值下降到xf，繼電器開始釋放，常開觸點斷開。我們把繼電器的這種特性叫做繼電特性，也叫繼電器的輸入-輸出特性。Gumednc

一、繼電器（relay）的工作原理和特性

Gumednc

1、電磁繼電器的工作原理和特性Gumednc

電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會流過一定的電流，從而產生電磁效應，銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點與靜觸點（常開觸點）吸合。當線圈斷電後，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力返Gumednc

回原來的位置，使動觸點與原來的靜觸點（常閉觸點）釋放。這樣吸合、釋放，從而達到了在電路中的導通、切斷的目的。對於繼電器的「常開、常閉」觸點，可以這樣來區分：繼電器線圈未通電時處於斷開狀態的靜觸點，稱為「常開觸點」；處於接通狀態的靜觸點稱為「常閉觸點」。Gumednc

2、電路原理Gumednc

繼電器是一種當輸入量變化到某一定值時，其觸頭（或電路）即接通 或分斷交直流小容量控制迴路。Gumednc

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由永久磁鐵保持釋放狀態，加上工作電壓後，電磁感應使銜鐵與永久磁鐵產生吸引和排斥力矩，產生向下的運動，最後達到吸合狀態。Gumednc

3、 電晶體驅動驅動電路Gumednc

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當電晶體用來驅動繼電器時，推薦用NPN三極體。具體電路如下：Gumednc

當輸入高電平時，電晶體T1飽和導通，繼電器線圈通電，觸點吸合。Gumednc

當輸入低電平時，電晶體T1截止，繼電器線圈斷電，觸點斷開。Gumednc

電路中各元器件的作用：電晶體T1為控制開關；電阻R1主要起限流作用，降低電晶體T1功耗；電阻R2使電晶體T1可靠截止；二極體D1反向續流，為三極體由導通轉向關斷時為繼電器線圈中的提供洩放通路，並將其電壓箝位在+12V上。Gumednc

4、集成電路驅動電路Gumednc

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目前已使用多個驅動電晶體集成的集成電路，使用這種集成電路能簡化驅動多個繼電器的印製板的設計過程。現在我司所用驅動繼電器的集成電路主要有TD62003AP。Gumednc

當2003輸入端為高電平時，對應的輸出口輸出低電平，繼電器線圈兩端通電，繼電器觸點吸合；Gumednc

當2003輸入端為低電平時，對應的輸出口呈高阻態，繼電器線圈兩端斷電，繼電器觸點斷開。Gumednc


24V 繼電器的驅動電路Gumednc

繼電器串聯 RC 電路：這種形式主要應用於繼電器的額定工作電壓低於電源電壓的電路中。當電路閉合時，繼電器線圈由於自感現象會產生電動勢阻礙線圈中電流的增大，從而延長了吸合時間，串聯上 RC 電路後則可以縮短吸合時間。原理是電路閉合的瞬間，電容 C 兩端電壓不能突變可視為短路，這樣就將比繼電器線圈額定工作電壓高的電源電壓加到線圈上， 從而加快了線圈中電流增大的速度，使繼電器迅速吸合。電源穩定之後電容 C 不起作用，電阻 R 起限流作用。Gumednc

二、繼電器額定工作電壓的選擇

繼電器額定工作電壓是繼電器最主要的一項技術參數。在使用繼電器時，應該首先考慮所在電路（即繼電器線圈所在的電路）的工作電壓，繼電器的額定工作電壓應等於所在電路的工作電壓。Gumednc

一般所在電路的工作電壓是繼電器額定工作電壓的0.86。注意所在電路的工件電壓千萬不能超過繼電器額定工作電壓，否則繼電器線圈容易燒毀。另外，有些集成電路，例如NE555電路是可以直接驅動繼電器工作的，而有些集成電路，例如 COMS 電路輸出電流小，需要加一級電晶體放大電路方可驅動繼電器，這就應考慮電晶體輸出電流應大於繼電器的額定工作電流。Gumednc

1、電晶體驅動電路Gumednc

當電晶體用來驅動繼電器時，必須將電晶體的發射極接地。具體電路如下：Gumednc

Gumednc

2 、原理簡介Gumednc

NPN 電晶體驅動時：當電晶體 T1基極被輸入高電平時，電晶體飽和導通，集電極變為低電平，因此繼電器線圈通電，觸點 RL1吸合。當電晶體 T1基極被輸入低電平時，電晶體截止，繼電器線圈斷電，觸點 RL1斷開。Gumednc

小結：

本文介紹了繼電器的工作原理以及繼電器的驅動電路，驅動電路的設計要根據所用繼電器線圈的吸合電壓和電流而定，一定要大於繼電器的吸合電流才能使繼電器可靠地工作。Gumednc

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