继电器原理与驱动电路、应用电路

继电器原理与驱动电路，工作电路

一、继电器的特性和类型

继电器属于一种微电控制器件，在电路中起着自动调节安全保护转换电路等作用。

1、电磁式电磁继的工作原理：

电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。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）吸合。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”。

2、热敏干簧继电器的工作原理：

热敏干簧继电器是一种利用热敏磁性材料检测和控制温度的新型热敏开关。它由感温磁环、恒磁环、干簧管、导热安装片、塑料衬底及其他一些附件组成。热敏干簧继电器不用线圈励磁，一般称为热敏开关。而由恒磁环产生的磁力驱动开关动作。恒磁环能否向干簧管提供磁力是由感温磁环的温控特性决定的。

3、固态继电器SSR的工作原理：

一般使用于禁止电火花的地方，固态继电器是一种两个接线端为输入端，另两个接线端为输出端的四端器件，中间采用隔离器件实现输入输出的电隔离。固态继电器按负载电源类型可分为交流型和直流型。按开关型式可分为常开型和常闭型。按隔离型式可分为混合型、变压器隔离型和光电隔离型，以可控硅和光电隔离型为最多。

国内表达继电器的符号和触点方法

继电器线圈在电路中用一个长方框符号表示，如果继电器有两个线圈，就画两个并列的长方框。同时在长方框内或长方框旁标上继电器的文字符号“J”。继电器的触点有两种表示方法：一种是把它们直接画在长方框一侧，这种表示法较为直观。另一种是按照电路连接的需要，把各个触点分别画到各自的控制电路中，通常在同一继电器的触点与线圈旁分别标注上相同的文字符号，并将触点组编上号码，以示区别。继电器的触点有下面几种基本形式：

A.动合型：H型；线圈不通电时两触点是断开的，通电后，两个触点就闭合。以合字的拼音字头“H”表示。

B.动断型：D型；线圈不通电时两触点是闭合的，通电后两个触点就断开。用断字的拼音字头“D”表示。

C.转换型：Z型；这是触点组型。这种触点组共有三个触点，即中间是动触点，上下各一个静触点。线圈不通电时，动触点和其中一个静触点断开和另一个闭合，线圈通电后，动触点就移动，使原来断开的成闭合，原来闭合的成断开状态，达到转换的目的。这样的触点组称为转换触点。用“转”字的拼音字头“z”表示。

继电器的选用方法

1.先了解必要的条件:控制电路的电源电压，能提供的最大电流；被控制电路中的电压和电流；被控电路需要几组、什么形式的触点。选用继电器时，一般控制电路的电源电压可作为选用的依据。控制电路应能给继电器提供足够的工作电流，否则继电器吸合是不稳定的。

2.查阅有关资料确定使用条件后，可查找相关资料，找出需要的继电器的型号和规格号。若手头已有继电器，可依据资料核对是否可以利用，最后考虑尺寸是否合适。

3.注意器具的容积。若是用于一般用电器，除考虑机箱容积外，小型继电器主要考虑电路板安装布局。对于小型电器，如玩具、遥控装置则应选用超小型继电器产品。

继电器的使用注意事项

1、额定工作电压：是指继电器正常工作时线圈所需要的电压。根据继电器的型号不同，可以是交流电压，也可以是直流电压。

2、直流电阻：是指继电器中线圈的直流电阻，可以通过万能表测量。

3、吸合电流：是指继电器能够产生吸合动作的最小电流。在正常使用时，给定的电流必须略大于吸合电流，这样继电器才能稳定地工作。而对于线圈所加的工作电压，一般不要超过额定工作电压的1.5倍，否则会产生较大的电流而把线圈烧毁。

4、释放电流：是指继电器产生释放动作的最大电流。当继电器吸合状态的电流减小到一定程度时，继电器就会恢复到未通电的释放状态。这时的电流远远小于吸合电流。

5、触点切换电压和电流：是指继电器允许加载的电压和电流。它决定了继电器能控制电压和电流的大小，使用时不能超过此值，否则很容易损坏继电器的触点。用技术；指继电器中线圈在失去电流的情况下会产生一个非常高的反相电动势，很容易损坏控制它的电子器件，在使用过程中务必重点考虑在设计电路中引入吸收电路。

测试继电器的方法

1、测线圈电阻：可用万能表R×10Ω档测量继电器线圈的阻值，从而判断该线圈是否存在着开路现象。继电器线圈的阻值和它的工作电压及工作电流有非常密切的关系，通过线圈的阻值可以计算出它的使用电压及工作电流。

2、测触点电阻：用万能表的电阻档，测量常闭触点与动点电阻，其阻值应为0；而常开触点与动点的阻值就为无穷大。由此可以区别出那个是常闭触点，那个是常开触点。

3、测量吸合电压和吸合电流：找来可调稳压电源和电流表，给继电器输入一组电压，且在供电回路中串入电流表进行监测。慢慢调高电源电压，听到继电器吸合声时，记下该吸合电压和吸合电流。为求准确，可以试多几次而求平均值。测量释放电压和释放电流：也是像上述那样连接测试，当继电器发生吸合后，再逐渐降低供电电压，当听到继电器再次发生释放声音时，记下此时的电压和电流，亦可尝试多几次而取得平均的释放电压和释放电流。一般情况下，继电器的释放电压约在吸合电压的10～50％，如果释放电压太小（小于1/10的吸合电压）

时则不能正常使用了，这样会对电路的稳定性造成威胁使工作不可靠。

二、用PNP管驱动继电器电路分析与验证

1、12V继电器

元件参数

三极管：9012

继电器：DC12V，66.7mA，180Ω。

电路一：不好

有不少的设计采用这样的电路来驱动继电器，虽然同样能工作，但实际上这样做是不合理的，经过细致分析后会发现Q3根本就不能完全饱合的。

估且我们不算R1的阻值为多大，假设我们现在使Q1基极电流最大，取R1=0；当控制信号电压为0时， Q1 eb 极的电压为0.7V,同样ec 极电压也为0.7V，而9012的管子在完全饱合的情况下ec 极电压应为0.2V。很显然该管工作在非完全饱合状态；继电器上最大限度也只能获得11.3V 的电压。

要想管子完全饱合，基极电流要足够大，那么基极需要电压为-0.7V 以下。电路二：好

再来看看该电路

当控制端电压为0时，Q1基极电压为（12-0.7=11.3V）,改变R1的大小便可改变基极电流，当基极电流足够大时，三极管饱合。

为了验证以上的分析，我们搭了一个电路，R1取4.7K，此时基极电流为2.4ma，测得Q1 ec电压为0.2V,继电器两端电压为11.8V。

注意：R1的取值不能太小，要保证基极电流在安全范围，也不能太大，要保证三极管能完全饱合，这个可以通过电压和电阻算出来。

第一种电路能工作，那是因为继电器有较宽的电压范围，有时它欠电压也能勉强工作，但状况是不稳定的，因此我们在设计时不建议采用这种方式。

正确的电路应该是电路二，正确的连接方式，大小合适的基极电阻才能保证设计的合理和稳定性。

最后注明一下，本次实验采用的12V 继电器，因此该电路的控制极不能直接用单片机IO 口驱动，否则会关不断。

2、5V继电器

若选用5V 继电器则可以，原理同上一样。

24V继电器的驱动电路

VCC 是5V。

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，从而延长了吸合时间，串联上RC 电路后则可以缩短吸合时间。原理是电路闭合的瞬间，电容C 两端电压不能突变可视为短路，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。

基极和发射极的电阻的作用是：在没有正向偏置电压的情况下，保证基极的电压为零，防止三极管的受外部的干扰而误导通，其实就是为了保证可靠性。

具体的阻值的大小倒不绝对，10K、100K 都可以的，只是起到下拉的作用，电流非常很小的。

此继电器驱动电路已经验证通过，开和关状态良好，实际应用中最好把5V、24V 两组直流电源的地分开，再配合光藕实现真正的隔离效果。

但由于项目要求，继电器的切换速度跟不上，已经取消次此切换方案。

此驱动大家可以参考下用在实际的设计中。

4、继电器电路改进

继电器常安装在电器设备的内部，其工作状态不直观，笔者将其作如下图改进。在线圈两端接发光二极管VD1，当控制电压为正时，三极管导通，继电器J 吸合，同时发光二极管被点亮，表明继电器线圈已加上电源。发光二极管可装在外壳显眼之处。

继电器的正确使用

1、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等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0.86。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。

2、触点负载的选择

触点负载是指触点的承受能力。继电器的触点在转换时可承受一定的电压和电流。所以在使用继电器时，应考虑加在触点上的电压和通过触点的电流不能超过该继电器的触点负载能力。例如，有一继电器的触点负载为28V(DC)×10A，表明该继电器触点只能工作在直流电压为28V 的电路上，触点电流为10A，超过28V 或10A，会影响继电器正常使用，甚至烧毁触点。

3、继电器线圈电源的选择

这是指继电器线圈使用的是直流电(DC)还是交流电(AC)。通常，初学者在进行电子制作活动中，都是采用电子线路，而电子线路往往采用直流电源供电，所以必须是采用线圈是直流电压的继电器。

2. 晶体管驱动电路

当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：

2.1工作原理简介

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。

PNP 晶体管驱动电路目前没有采用，因此在这里不作介绍。

2.1 电路中各元器件的作用：

晶体管T1可视为控制开关，一般选取VCBO≈VCEO≥24V，放大倍数β一般选择在120～240之间。电阻R1主要起限流作用，降低晶体管T1功耗，阻值为2 KΩ。电阻R2使晶体管T1可靠截止，阻值为5.1KΩ。二极管D1反向续流，抑制浪涌，一般选1N4148即可。

12v 继电器驱动电路

【模块电路】继电器驱动应用

二、实验原理

什么是继电器呢？这个东西很常见，在电子设备以及电力系统中的应用都很广泛，简单的来就是一种用小

电流来控制大电流的开关。小电流通过线圈，产生磁场，这个磁场使得控制大电流的开关吸合。从而使得

人们能够安全的超控大电流大电压设备。

继电器原理

继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统和被控制系统通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较

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。电

磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。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）吸合。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”。

继电器的选择

先了解必要的条件：

①控制电路的电源电压，能提供的最大电流；

②被控制电路中的电压和电流；

③被控电路需要几组、什么形式的触点。

选用继电器时，一般控制电路的电源电压可作为选用的依据。控制电路应能给继电器提供足够的工作电流，

否则继电器吸合是不稳定的。

查阅有关资料确定使用条件后，可查找相关资料，找出需要的继电器的型号和规格号。若手头已有继电器，

可依据资料核对是否可以利用。最后考虑尺寸是否合适。

来源：https://www.360docs.net/doc/b64635165.html,/news/2008-05/5321.htm

继电器驱动

1、晶体管驱动

2、集成电路ULN2003驱动

来源：https://www.360docs.net/doc/b64635165.html,/ 3、光耦驱动

图片来源：

三、实验步骤

1、实验器材

三极管9013 光耦1N4148 三极管8050

2、用万用表测出继电器常开常闭以及控制端，并测试继电器的好坏，要求画出继电器控制

端，常开，常闭端的脚位分布，不接电测出控制端直流阻抗。

3、进行晶体管驱动，T1 选择三极管9013 或8050，如下图连接：VCC 根据继电器供电电压定，比如5V 继电器，就用5V 供电。把图中的频率20hz 改为1hz，可以防止继电器动作

太频繁。

继电器若干三极管9013 光耦1N4148 三极管8050

9012

图3-1

现象：可以听到继电器动作声音。

4、利用PNP 管9012按如下两图连接，看是否能驱动得了继电器？

图4-1

图4-2不可以略

5、思考如何用光耦驱动，设计出驱动电路，根据所设计的驱动电路领取光耦进行实验。（选做题）

测试如下驱动电路：

图5-1

图5-2

图5-3

图5-4__