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什么是继电器?如何驱动?
zhenxing2000
>《待分类》
2020.12.02
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继电器是工控、自动化行业使用比较多的开关元器件,可以实现弱电控制强电的目的,并能实现输入和输出的隔离。
继电器有多种分类方式,比如电磁继电器、固态继电器,还可以根据功能分,比如延时继电器、热继电器等。
本文主要介绍电磁继电器。
1 电磁继电器的结构及工作原理
电磁式继电器主要由线圈、铁芯、衔铁以及触点构成。
其中,线圈为输入部分,触点为输出部分,工作原理为电磁效应。
线圈缠绕在铁芯上,给线圈通以合适的电流之后,会在铁芯上产生磁场,该磁场使衔铁动作,从而使触点动作,实现被控回路的导通或者关断,其结构如下图所示。
线圈和触点之间没有直接的电气连接,是通过磁场控制的,所以输入和输出起到隔离作用。
另一方面,输入线圈的额定电压有3.3V、5V、12V等,而输出触点的带载容量要大很多,可以实现弱电控制强电的目的。
2 继电器的关键技术参数
在设计继电器电路时,需要根据需求选择继电器。
那么选型的依据就是继电器的关键技术参数,相关的技术参数有线圈电压、触点容量,除此之外还有寿命次数、释放电压、触点形式、封装形式等。
下面主要介绍线圈电压、触点容量以及释放电压。
参数一:
线圈电压
以前去电子大楼买继电器的时候,店主都会问你要几V的继电器。
这里的几V就是指继电器的线圈额定电压,这个参数取决于电路的工作电压。
如果电路是5V的就选择线圈额定电压为5V的继电器。
参数二:
触点容量
这个参数代表了继电器触点的带载能力,所谓带载能力就是指触点可以通断多少伏多少安的负载回路。
继电器的触点会标注交流回路的带载能力和直流回路的带载能力。
机械式触点在带电流分断时会产生电弧,而交流电路会过零点。
所以,同一个继电器的交流容量要好于直流容量。
这个参数主要取决于被控回路的参数。
参数三:
释放电压
这个是针对继电器线圈的参数。
继电器在额定电压下吸合之后,慢慢减小线圈两端的电压继电器的触点并不会发生复位,知道线圈电压小于一定的程度之后才会复位,这时的电压就叫做释放电压。
所以继电器稳定吸合之后,只要线圈两端的电压高于释放电压,继电器都是可以正常工作的。
当继电器容量比较大时,线圈所需要的电流比较大,此时继电器的功耗比较大,在继电器稳定吸合之后,如果把线圈电压降下去,那么就可以实现节能的目的。
3 继电器驱动电路的设计
在设计驱动电路时,通常用三极管来驱动继电器。
以NPN三极管为例,来设计驱动继电器的电路,如下图所示。
三极管的基极通过限流电阻接到控制引脚上,继电器接在三极管的集电极上,在线圈的两端反向并联一个续流二极管用于保护三极管。
当控制端输出低电平时,三极管截止,继电器的线圈不得电,所以触点不动作;
当控制端输出高电平时,三极管导通,继电器的线圈得电,触点动作。
需要注意的时,三极管需要工作在截止和饱和状态。
4 机械式继电器和固态继电器的优缺点对比
机械式继电器的触点是机械式的,具有寿命和次数的限制,而且在分断电流时会产生电弧,电弧对触点是具有腐蚀作用的,时间久了触点就会粘连失效。
而固态继电器是无触点式的,没有电弧,没有寿命的限制。
但是固态继电器价格比较贵,而且在过大电流时需要安装非常大的散热片。
总而言之,机械式触点和电子式触点各有优缺点,需要根据应用需求平衡选择。
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