继电器原理特性与继电驱动电路设计技巧

　　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，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。

　　本文介绍了继电器的工作原理以及继电器的驱动电路，驱动电路的设计要根据所用继电器线圈的吸合电压和电流而定，一定要大于继电器的吸合电流才能使继电器可靠地工作。

　　一、继电器（relay）的工作原理和特性

　　

　　1、电磁继电器的工作原理和特性

　　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）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”。

　　2、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 或分断交直流小容量控制回路。

　　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。

　　

　　二、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，继电器的输出信号立刻从 y=0 跳跃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，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。

　　三、继电器驱动电路

　　1、晶体管驱动驱动电路

　　

　　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，为三极管由导通转向关断时为继电器线圈中的提供泄放通路，并将其电压箝位在+12V上。

　　2、集成电路驱动电路

　　

　　目前已使用多个驱动晶体管集成的集成电路，使用这种集成电路能简化驱动多个继电器的印制板的设计过程。现在我司所用驱动继电器的集成电路主要有TD62003AP。

　　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。

　　

　　3、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。

　　四、继电器额定工作电压的选择及设计技巧

　　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。

　　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：

　　

　　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。

　　驱动电路的设计技巧

　　驱动电路的设计要根据所用继电器线圈的吸合电压和电流而定，一定要大于继电器的吸合电流才能使继电器可靠地工作。