透彻详解：电磁继电器事情原理

电磁继电器（electromagnetic relay）是一种电子控制器件，它具有控制体系（输入回路）和被控制体系（输入回路），通常使用于主动控制电路中，它是用较小的电流、较低的电压去控制较大电流、较高的电压的一种开关控制办法，在电路中起着主动调治、宁静保护、转换电路等作用。

电磁继电器的原理图标记有很多，种种EDA计划软件自带的标记也不一样，《电子制造站》标准原理图标记如下图所示：

电磁继电器主要由触点簧片、衔铁、线圈、铁芯等部件构成，其基本布局如下图所示：

通常，我们把继电器线圈未通电时处于断开形态的静触点，称为“常开触点”，处于接通形态的静触点称为“常闭触点”，以上两者共用的动触点称为“公用触点”。

当线圈两头没有施加电压时，线圈没有产生磁力，弹簧的拉力使公用触点与常闭触点交往，此时被控电源与用电器没有连通，用电器负载不事情，如下图所示：

当线圈两头施加一定的电压时，线圈电流使铁芯产生磁力将衔铁吸下去，从而使公用触点与常开触点交往，从而使被控电源与用电装备连通，用电器负载开头事情，如下图所示：

如此的开关控制办法可以取得两个利益，其一是控制电路与被控电路是互相绝缘断绝的，因此，被控电路即使有高压大电流也不会影响控制体系，恰好像光电耦合器断绝前后级电路的后果一律，如下图所示：

其次，控制线圈的信号可以是弱信号（如5V），而被控制电源可以是强信号（如220VAC@10A），这就是我们常说的“四两拔千斤”的真理。

电磁继电器在实践使用中，通常都市使用三极管或MOS管代替开关，以到达用电器负载的主动化控制（如经过单片机），其最基本的使用电路如下图所示：

当输入电压VI为高电平“H”时，三极管饱和导通相当于闭合的开关，继电器开头举措，其等效电路如下图所示：

当输入电压为低电平“L”时，三极管停止相当于断开的开关，线圈中没有电流而招致继电器回复初始形态，如下图所示：

那为什么要在继电器线圈上并联一个二极管呢？我们可以看看没有并联二极管时电路会显现什么情况，我们使用下图所示的电路参数仿真一下：

此中，L1相当于电磁继电器中的线圈，当开关举行闭合与断开举措时，其波形如下图所示：

当开关闭适时，电压波形照旧正常的，但是当开关断开的一刹时，电感将产生很高的电压，远远凌驾了电源电压值（上图中的峰值未完全体现），平凡的电磁继电器使用3904或8050之类的通用三极管就完全可以驱动了，其集电极-发射极最高耐压值也就几十伏，如下图所示（来自DIODES三极管MMBT3094数据手册）：

当控制开关断开的刹时，由于电感中的电流不克不及渐变，将会产生上负下正极性的反向电动势，如下图所示：

这个反向电动势的峰值就十分高，三极管的集电极将承受电源电压VCC与电感反向电动势串联的高压VL（相当于升压电路），此时电路如下图所示：

这时三极管Q1集电极的承受的电压为VCC+VL，很有约莫凌驾三极管的集电极-发射极极限电压VCEO而击穿三极管，因此，我们可以在线圈两头并联一个二极管再仿真一下，如下图所示：

其电压波形如下图所示：

开关管断开刹时的反向电动势有了一些改良，但反向电动势还好坏常高，虾米情况？但是二极管并联是没有错的，只不外型号不是很合适。平凡二极管的单导游电特性取决于P型半导体与N型半导体交往构成的PN结，由于结电容的存在，反响时间并不太短，开关断开的刹时，二极管还来不及导通，相当于没有接二极管一样。

肖特基二极管（也称肖特基势垒二极管，Schottky Barrier Diode，SBD）的单导游电性是由金属与半导体交往构成的，它的特点是开关速率快，我们用肖特基二极管交换后再重新仿真一下，如下图所示：

其波形如下图所示：

但是刹时照旧有一点点的反向电压，但以前控制在可以承受的范围内了。

从电磁继电器的控制原理可以看出，继电器线圈电压是没有正负之分的，由于无论是正向反向电流，产生的都是对铁的吸力（这里没有同极相斥异极相吸的说法，那是对两块磁铁而言的），固然，有些继电器约莫内里加了些功效部件，好比续流二极管、指示灯之类的，这时分应该严厉参考规格书举行电压极性的施加，不然将烧毁帮助元件，如下图所示：

继电器的触点相当于一个开关，因此不得不提及触点布局，我们常常说常闭、常开就是开关的典范，再团结开关的数目，可以衍生出很多继电器触点布局。

我们来看看数据手册中是怎样表达触点布局的，如下图所示：（来自Panasonic继电器AGN2004H数据手册）

此中，Arrangement即表现触点的布局，这里“2 Form C”表现该继电器内里包含有两个“C类开关”（它们由一个线圈来控制）。

继电器的触点布局通常有3种，即

◆ 常开触点（normally open）：Form A或NO（中国代号：H）

◆ 常闭触点（normally closed）：Form B或NC（中国代号：D）

◆ 转换型触点（changeover）：Form C或CO（中国代号：Z）

相应的标记如下图所示：

实践的继电器约莫有多种组合办法，好比1a、1b、1c、1a1b等等，有些规格书直接也是如此来表现的，其涵义与外表是完全一样的，如下图所示：（下图来自欧姆龙继电器G5V-1数据手册）

电磁继电器的触点是一个十分紧张部位，也是很多工程师容易忽略的场合，在很多场合也必要添加相应的保护电路，我们下一节再具体谈谈触点的使用。