Ⅰ. 继电器的基本含义

开关型电子控制装置被称为继电器经常使用。根据不同的工作原理、结构和功能，它们可以分为电磁继电器、固态继电器、时间继电器、温度继电器和光电继电器。电磁继电器是本文的主要研究课题。

线圈、电枢和触点构成了电磁继电器的大部分。线圈是继电器的输入元件，触点是继电器的输出元件。根据电磁效应，当线圈有适当的电流流动时，将产生磁场，吸引衔铁，引起触点点击动作。为了用小电流管理大电流，电磁继电器经常被用在控制电路中。电磁继电器的内部结构如图1所示。

 

图中。1继电器的结构组成

 

二、继电器的基本参数

选择继电器时，了解继电器的基本特性是很重要的。这些特性包括线圈电压、接触容量、接触电阻、释放电压等。

当继电器正常工作时，线圈电压是施加在线圈两端的电压。在购买继电器时，“你想要多少伏的继电器？”这个问题经常被提出。

术语“触点容量”描述继电器处理负载的能力，如2A/30VDC或20A/220VAC；

当线圈两端的电压降低时，触点复位的电压称为释放电压。

 

图中。2中继物理图

常开、常闭和常开/常闭组合类型的继电器连接都是常见的。

 

三、继电器的操作方法

继电器本质上是单片机开发板上的标配，我学过单片机的朋友都知道。您可以学习如何通过控制继电器来设置微控制器的IO端口作为输出。晶体管可用于驱动低功率继电器。NPN 和 PNP管驱动继电器的电路图如下所示。

NPN管驱动继电器当使用NPN晶体管操作继电器时，必须将继电器与晶体管的集电极和反向并联连接到线圈上。图3显示了标准的示意图。

 

图中。3 NPN晶体管驱动继电器

在上面的图中，将在基极和发射极之间和基极上的限流电阻工作以防止基极电流损坏三极管。当微控制器的IO端口初始化时，电平可能为零。下拉电阻通过将基极降低到低电平使晶体管在未知条件下失效，从而防止继电器失效。

当基极信号为高电平时，三极管导通，继电器线圈通电，继电器触点激活；

三极管关断，继电器线圈断电，基极信号低时继电器触点复位；

晶体管驱动继电器

当使用 PNP 晶体管驱动继电器时，必须将继电器连接到晶体管的集电极，并在线圈上并联一个。典型原理图如图4所示。

 

图中。4 晶体管驱动继电器

在上图中，基极和发射极之间的下拉电阻和基极上的限流电阻起着防止基极电流损坏三极管的作用。当微控制器的IO端口初始化时，电平可能为零。下拉电阻通过将基极降低到低电平使晶体管在未知条件下失效，从而防止继电器失效。

当基极信号为高电平时，三极管导通，继电器线圈通电，继电器触点激活；

三极管关断，继电器线圈断电，基极信号低时继电器触点复位；

续流二极管的作用

一个续流二极管，这是在上述前两个驱动技术的线圈上方并联连接，被放置在那里。由于继电器线圈的电感特性，当电源关闭时，会产生反向电动势，流过线圈的电流不会突然变化。如果反向电压超过其额定耐受电压，则三极管可能会受到损害。应该远离这种情况。为了在断电时保护三极管，增加了一个反向续流二极管，为反向电动势提供放电通道。

 

Ⅳ. 继电器是如何节能的

现在的用户关心的是耗电量，希望在不牺牲性能的前提下，耗电量尽可能低。对于继电器来说，这是非常明显的。一些继电器由于线圈电阻极低，需要大量的电流来启动和运行。继电器启动时需要较大的电流，但启动后维持动作状态所需的维持电流很小。因此，为了实现继电器驱动的节能，通过线圈的电流

 

图5继电器节能

节约能源的技术有两种：

通过下降节约能源

当继电器接通时，额定电压施加到线圈的两端。一旦继电器动作在100和500 ms之间保持稳定，线圈两端的电压就会降低到释放电压以上。这将导致施加到线圈两端的小电压和流过线圈的适度电流。图5的左侧说明了这一点。

PWM节能技术

最流行的节能技术通过使用PWM来驱动三极管或MOS管的控制端子，从而降低线圈两端的平均电压，从而节省线圈能量。

图图6示出了上述两种模式的粗略波形。

 

图中。6继电器节能

 

五、固态继电器的基本知识

电磁继电器的触点是机械的。很大的电流可以很容易地断开，产生电弧。触头在电弧环境中长时间工作后，会腐蚀失效。因此，电磁继电器的触点具有使用寿命。固态继电器是一种完全电子化的继电器，其触点采用MOS管或晶闸管实现。电子连接不会遇到电弧问题，因此固态继电器的触点具有无限的使用寿命和快速的反应时间。有更少的噪音和没有抖动的问题。

固态继电器的基本元件

交流固态继电器和直流固态继电器是固态继电器的两大类。光耦合器和是交流固态继电器的主要元件，而直流固态继电器则是光电耦合器件和 MOSFET 的重要元件。

固态继电器过零点的检测

有两种类型的固态继电器：一种检测过零，另一种不检测过零。对于没有过零检测的交流负载，如果输入端有触发信号，接点将立即动作。如果负载端有过零检测的触发信号，触点将等待，直到负载端有过零唯一移动。

 

图7固态继电器

固态继电器有电子触点，当电流过大时，就需要一个大面积的散热片。与电磁继电器相比，价格更高。

固态继电器和电磁继电器都有优点和缺点。