继电器工作原理详解

2020年1月30日21:35:00 评论

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,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,此时继电器的输出信号立刻从y=0跳跃至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时,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。

继电器的工作原理和特性

继电器工作原理详解

电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成。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”。

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)即接通或分断的交直流小容量控制回路。

继电器工作原理详解

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。

晶体管驱动电路

继电器工作原理详解

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,为三极管从导通转向关断时为继电器线圈提供一个导通路径,并将其电压箝位在+12V上

集成电路驱动电路

借助集成了多个驱动晶体管的集成电路,在设计驱动多个继电器的印制板时,可以简化该设计过程。

继电器工作原理详解

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。

继电器工作原理详解
24V继电器的驱动电路

继电器串联RC电路:这种形式主要应用于继电器的额定工作电压低于电源电压的电路中。当电路闭合时,继电器线圈由于自感现象会产生电动势,阻碍线圈中电流的增大,从而延长吸合时间;串联上RC电路后则可以缩短吸合时间。

其原理是电路闭合的瞬间,电容C两端电压不能突变,因此可以视为是短路。这样就将比继电器线圈额定工作电压高的电源电压加到线圈上,从而加快了线圈中电流增大的速度,使继电器迅速吸合。电源稳定之后电容C不起作用,电阻R起限流作用。

继电器额定工作电压的选择

继电器额定工作电压是继电器最主要的一项技术参数。在使用继电器时,应该首先考虑所在电路(即继电器线圈所在的电路)的工作电压——继电器的额定工作电压应不低于所在电路的工作电压。

一般所在电路的工作电压是继电器额定工作电压的86%。注意所在电路的工件电压千万不能超过继电器额定工作电压,否则继电器线圈容易烧毁。

另外,有些集成电路(例如NE555电路)是可以直接驱动继电器工作的,而有些集成电路(例如COMS电路)输出电流小,需要加一级晶体管放大电路方可驱动继电器,这就应考虑晶体管输出电流应大于继电器的额定工作电流。

晶体管驱动电路

晶体管用来驱动继电器时,必须将晶体管的发射极接地。具体电路如下:

继电器工作原理详解

原理简介

NPN晶体管驱动时:当晶体管T1基极被输入高电平时,晶体管饱和导通,集电极变为低电平,因此继电器线圈通电,触点 RL1 吸合。当晶体管T1基极被输入低电平时,晶体管截止,继电器线圈断电,触点RL1断开。

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