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深圳宏力捷帶領(lǐng)大家探索一種電子零件，從頭介紹零件的功能、運(yùn)作原理到專題應(yīng)用方式。上期我們介紹了電晶體，本期PCBA大講堂電子零件篇為大家介紹繼電器！

 

繼電器完整的名稱是電磁繼電器（electromagnetic armature relay），與固態(tài)繼電器（solid-state relay）有所區(qū)隔，全名并不常用，通常以簡稱表示。也有人將繼電器稱為電機(jī)繼電器，但是通常提到繼電器這個(gè)稱呼時(shí)，人們都知道不是固態(tài)繼電器。

 

繼電器的功能在于使某一訊號或脈沖可以將另一股電流打開或截?cái)?。通常，繼電器作用在于使用較低的電壓或電流來控制較高的電壓或電流，這些低電壓／電流的訊號可以透過較小、較便宜的開關(guān)來啟動(dòng)，并經(jīng)由小規(guī)格的電線帶往繼電器，繼電器因此可以用來控制較大的電流，舉例而言，在汽車引擎當(dāng)中，將點(diǎn)火開關(guān)打開的同時(shí)會(huì)傳送一個(gè)訊號到啟動(dòng)裝置旁的繼電器中。

 

雖然固態(tài)開關(guān)裝置速度較快、穩(wěn)定性較好，但是繼電器還是有一些優(yōu)勢存在。繼電器可以處理多軸雙切（double-throw multiple-pole）的開關(guān)，而且在處理高電壓或電流時(shí)成本較低，在書中的〈雙極電晶體〉章節(jié)的開頭有繼電器、固態(tài)繼電器與電晶體的優(yōu)劣表格比較。

 

右圖是電路圖上單切（圖上）與雙切（圖下）繼電器圖示，線圈外觀和接點(diǎn)符號可能有所不同，但功能不會(huì)有差異。

 

運(yùn)作原理

繼電器內(nèi)含一個(gè)線圈、一組銜鐵和至少一對接點(diǎn)，電流會(huì)流過線圈，線圈就像一塊電磁鐵，會(huì)產(chǎn)生磁場，磁場因此推動(dòng)銜鐵，銜鐵的外型類似旋轉(zhuǎn)支架，會(huì)釋放（或吸合）兩個(gè)接點(diǎn)。為了容易辨識，銜鐵通常會(huì)漆成綠色，線圈和接點(diǎn)則分別為紅色和橘色，藍(lán)色的兩個(gè)區(qū)塊是絕緣材料，左邊的那一塊用來支撐接點(diǎn)，

而右邊的那一塊在銜鐵因?yàn)榫€圈磁場變化移動(dòng)時(shí)會(huì)將接點(diǎn)吸合，接點(diǎn)和線圈之間的線路為了簡單起見就先忽略不看。

 

右圖呈現(xiàn)了許多不同的小型繼電器，分別對應(yīng)不同的電壓與電流使用需求。圖的左上角是一顆12V直流電車用繼電器，需要插入它下面的插座才能使用；右上方則是一顆24V直流電單極雙切繼電器，由于線圈與接點(diǎn)外露，這款繼電器必須要在乾燥、清潔的環(huán)境才能使用。而順著圖片繼續(xù)往下看，這四個(gè)裝在彩色塑膠盒當(dāng)中的繼電器分別可以在250V交流電壓下開關(guān)5A的電流、120V交流電壓下開關(guān)10A的電流、125V交流電壓下開關(guān)0.6A的電流、30V直流電壓下開關(guān)2A的電流。藍(lán)色的兩顆繼電器內(nèi)有12V直流電線圈，而紅色和黃色的繼電器則內(nèi)含5V的線圈，這些繼電器都是非鎖存式的，唯一的例外是黃色的那一款，它是鎖存式繼電器，內(nèi)有兩個(gè)線圈。左下角是一款12V直流電繼電器，裝在透明的盒子當(dāng)中，根據(jù)規(guī)格可以在240V的交流電或30V的直流電中開關(guān)5A的電流。

 

繼電器在電路圖中的表示方式與開關(guān)相同，SP、DP、3P和4P分別表示單、雙、三或四極（超過四極的繼電器并不常見）。ST與DT則表示單切或雙切開關(guān)，通常，這些縮寫會(huì)合併使用，比如3PST或SPDT等等。此外， Form A（意即通常為開啟狀態(tài)）、Form B（意即通常為關(guān)閉狀態(tài)）與Form C （表示雙切）這些專門用法也很常見，字母前面的數(shù)字通常代表電磁極的個(gè)數(shù)，因此「2 Form C」就表示雙極雙切的繼電器。

 

鎖存

繼電器有兩種基本形式：鎖存式（latching）及非鎖存式（nonlatching）。非鎖存式繼電器也稱為單穩(wěn)態(tài)（single side stable）類繼電器，這種形式最為常見，它就像暫時(shí)性的開關(guān)（或按鈕），當(dāng)繼電器電源被截?cái)鄷r(shí)，接頭就會(huì)彈回原本的預(yù)設(shè)狀態(tài)。這一點(diǎn)在某些應(yīng)用中相當(dāng)重要，只要電源一消失，繼電器就會(huì)恢復(fù)原先的狀態(tài)。相反地，鎖存式繼電器沒有預(yù)設(shè)狀態(tài)，而且?guī)缀醵加须p切的接點(diǎn)，不需要?jiǎng)佑秒娔芫湍芡Ａ粼谄渲腥魏我贿?，這種繼電器只需要很短的脈沖就可以改變現(xiàn)狀，在半導(dǎo)體的術(shù)語當(dāng)中，這和正反器（flip-flop）作用類似。.

 

在單線圈鎖存式繼電器的情況當(dāng)中，施加電壓的極性將決定哪一對接點(diǎn)會(huì)關(guān)閉；而在雙線圈鎖存式繼電器當(dāng)中，第二個(gè)線圈會(huì)在兩種狀態(tài)之間移動(dòng)銜鐵。

 

雙線圈鎖存式繼電器在電路圖中的表現(xiàn)方式如圖右，在某些電路圖示當(dāng)中，線圈與開關(guān)電流方向沒有清楚表現(xiàn)，因此會(huì)需要回去閱讀制造商的使用指南或或者直接在繼電器上施加電壓，并任意選擇兩個(gè)接頭來測試。

 

極性

直流電繼電器有三種：在中性繼電器當(dāng)中，直流電的極性并不重要，無論電流是何種方向，繼電器都能維持良好的功能；極性繼電器當(dāng)中有一個(gè)二極體和線圈串聯(lián)，阻擋來自某一方向的電流；而偏壓繼電器則是在銜鐵附近有一塊永久磁鐵，在電流從某一方向通過時(shí)會(huì)提升效能，但是在電流從反方向通過時(shí)，則會(huì)有抑制效果。制造商的規(guī)格說明上不一定會(huì)使用這些名詞，但會(huì)注明繼電器線圈是否會(huì)受直流電的極性影響。

 

附帶一提，所有繼電器都可以用來開關(guān)交流電，但是只有交流電繼電器可以使用交流電當(dāng)作線圈的電流。