詳細(xì)剖析繼電器和驅(qū)動(dòng)電路原理

繼電器是具有隔離功能的自動(dòng)開關(guān)元件，廣泛應(yīng)用于遙控、遙測(cè)、通訊、自動(dòng)控制、機(jī)電一體化及電力電了設(shè)備中，是最重要的控制元件之一。繼電器實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動(dòng)開關(guān)”。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。

繼電器的繼電特性：
繼電器的輸入信號(hào) x 從零連續(xù)增加達(dá)到銜鐵開始吸合時(shí)的動(dòng)作值 xx，繼電器的輸出信號(hào)立刻從 y=0 跳躍y=ym，即常開觸點(diǎn)從斷到通。一旦觸點(diǎn)閉合，輸入量 x 繼續(xù)增大，輸出信號(hào) y 將不再起變化。當(dāng)輸入量 x 從某一大于 xx 值下降到xf，繼電器開始釋放，常開觸點(diǎn)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。
一、繼電器（relay）的工作原理和特性
1、電磁繼電器的工作原理和特性

電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)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(huì)流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)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(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開觸點(diǎn)）吸合。
當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）釋放。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。
對(duì)于繼電器的“常開、常閉”觸點(diǎn)，可以這樣來區(qū)分：繼電器線圈未通電時(shí)處于斷開狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱為“常開觸點(diǎn)”；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為“常閉觸點(diǎn)”。
2、電路原理
2.1 繼電器簡(jiǎn)單介紹
繼電器是一種當(dāng)輸入量變化到某一定值時(shí)，其觸頭（或電路）即接通或分?jǐn)嘟恢绷餍∪萘靠刂苹芈贰?br /> 2.2 工作原理

由永久磁鐵保持釋放狀態(tài)，加上工作電壓后，電磁感應(yīng)使銜鐵與永久磁鐵產(chǎn)生吸引和排斥力矩，產(chǎn)生向下的運(yùn)動(dòng)，最后達(dá)到吸合狀態(tài)。
3、晶體管驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電路
3.1 電路原理圖
當(dāng)晶體管用來驅(qū)動(dòng)繼電器時(shí)，推薦用NPN三極管。
具體電路如下：

當(dāng)輸入高電平時(shí)，晶體管T1飽和導(dǎo)通，繼電器線圈通電，觸點(diǎn)吸合。當(dāng)輸入低電平時(shí)，晶體管T1截止，繼電器線圈斷電，觸點(diǎn)斷開。
3.2 電路中各元器件的作用
（1）晶體管T1為控制開關(guān)。
（2）電阻R1主要起限流作用，降低晶體管T1功耗。
（3）電阻R2使晶體管T1可靠截止。
（4）二極管D1反向續(xù)流，為三極管由導(dǎo)通轉(zhuǎn)向關(guān)斷時(shí)為繼電器線圈中的提供泄放通路，并將其電壓箝位在+12V上。
4、集成電路驅(qū)動(dòng)電路

目前已使用多個(gè)驅(qū)動(dòng)晶體管集成的集成電路，使用這種集成電路能簡(jiǎn)化驅(qū)動(dòng)多個(gè)繼電器的印制板的設(shè)計(jì)過程?，F(xiàn)在所用驅(qū)動(dòng)繼電器的集成電路主要有TD62003AP。
當(dāng)2003輸入端為高電平時(shí)，對(duì)應(yīng)的輸出口輸出低電平，繼電器線圈兩端通電，繼電器觸點(diǎn)吸合；當(dāng)2003輸入端為低電平時(shí)，對(duì)應(yīng)的輸出口呈高阻態(tài)，繼電器線圈兩端斷電，繼電器觸點(diǎn)斷開。
24V 繼電器的驅(qū)動(dòng)電路：

繼電器串聯(lián) RC 電路：
這種形式主要應(yīng)用于繼電器的額定工作電壓低于電源電壓的電路中。當(dāng)電路閉合時(shí)，繼電器線圈由于自感現(xiàn)象會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)阻礙線圈中電流的增大，從而延長(zhǎng)了吸合時(shí)間，串聯(lián)上 RC 電路后則可以縮短吸合時(shí)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(wěn)定之后電容 C 不起作用，電阻 R 起限流作用。
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(xiàng)技術(shù)參數(shù)。
在使用繼電器時(shí)，應(yīng)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(yīng)等于所在電路的工作電壓。
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(qū)動(dòng)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(jí)晶體管放大電路方可驅(qū)動(dòng)繼電器，這就應(yīng)考慮晶體管輸出電流應(yīng)大于繼電器的額定工作電流。
當(dāng)晶體管用來驅(qū)動(dòng)繼電器時(shí)，必須將晶體管的發(fā)射極接地。具體電路如下：

NPN 晶體管驅(qū)動(dòng)時(shí)：
當(dāng)晶體管 T1 基極被輸入高電平時(shí)，晶體管飽和導(dǎo)通，集電極變?yōu)榈碗娖?，因此繼電器線圈通電，觸點(diǎn) RL1吸合。
當(dāng)晶體管 T1 基極被輸入低電平時(shí)，晶體管截止，繼電器線圈斷電，觸點(diǎn) RL1斷開。