每日一练9.10#继电器的继电特性与设计技巧

tian2659 · 发表于 2020-9-10 11:03:37

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本期内容来源于：

Casper.T，电子与通信工程专业，在读硕士，对模拟通信，智能电子设计以及FPGA图像处理和加速器有丰富的设计经验。现主要从事电子信息技术运营方面的工作。

继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。
继电器的继电特性

继电器的输入信号 x 从零连续增加达到衔铁开始吸合时的动作值 xx，继电器的输出信号立刻从 y=0 跳跃y=ym，即常开触点从断到通。一旦触点闭合，输入量 x 继续增大，输出信号 y 将不再起变化。当输入量 x 从某一大于 xx 值下降到xf，继电器开始释放，常开触点断开。我们把继电器的这种特性叫做继电特性，也叫继电器的输入-输出特性。

一、继电器（relay）的工作原理和特性

1、电磁继电器的工作原理和特性

电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）释放。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。

2、电路原理

继电器是一种当输入量变化到某一定值时，其触头（或电路）即接通或分断交直流小容量控制回路。

由永久磁铁保持释放状态，加上工作电压后，电磁感应使衔铁与永久磁铁产生吸引和排斥力矩，产生向下的运动，最后达到吸合状态。

3、晶体管驱动驱动电路

当晶体管用来驱动继电器时，推荐用NPN三极管。具体电路如下：
当输入高电平时，晶体管T1饱和导通，继电器线圈通电，触点吸合。
当输入低电平时，晶体管T1截止，继电器线圈断电，触点断开。
电路中各元器件的作用：晶体管T1为控制开关；电阻R1主要起限流作用，降低晶体管T1功耗；电阻R2使晶体管T1可靠截止；二极管D1反向续流，为三极管由导通转向关断时为继电器线圈中的提供泄放通路，并将其电压箝位在+12V上。
4、集成电路驱动电路

目前已使用多个驱动晶体管集成的集成电路，使用这种集成电路能简化驱动多个继电器的印制板的设计过程。现在我司所用驱动继电器的集成电路主要有TD62003AP。
当2003输入端为高电平时，对应的输出口输出低电平，继电器线圈两端通电，继电器触点吸合；
当2003输入端为低电平时，对应的输出口呈高阻态，继电器线圈两端断电，继电器触点断开。