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)，電流會流過線圈，線圈就像一塊電磁鐵，會產(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，會釋放（或吸合）兩個(gè)接點(diǎn)。為了容易辨識，銜鐵通常會漆成綠色，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)會關(guān)閉；而在雙線圈鎖存式繼電器當(dāng)中，第二個(gè)線圈會在兩種狀態(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)會提升效能，但是在電流從反方向通過時(shí)，則會有抑制效果。制造商的規(guī)格說明上不一定會使用這些名詞，但會注明繼電器線圈是否會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。