選擇正確打開信號(hào)繼電器的方式

自1835年出現(xiàn)以來，繼電器已成為一種使用廣泛的、非常重要的電子裝置。盡管年代久遠(yuǎn)，但繼電器仍然在各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。使用訊號(hào)繼電器，可以遠(yuǎn)程控制電路，使其在廣泛的應(yīng)用中發(fā)揮作用。甚至早期的計(jì)算機(jī)也是使用大量繼電器來實(shí)現(xiàn)布爾邏輯功能的。信號(hào)繼電器是繼電器的一個(gè)主要子類且用途特定，通常在通訊領(lǐng)域具有重要作用。

信號(hào)繼電器的基礎(chǔ)知識(shí)
信號(hào)繼電器本質(zhì)上是電操作式機(jī)電開關(guān)，用來控制電路中的電流。繼電器是利用控制電流通過觸點(diǎn)附近的線圈產(chǎn)生的磁力，使內(nèi)部運(yùn)動(dòng)零部件或觸點(diǎn)在吸合和打開位置之間移動(dòng)。這樣可以實(shí)現(xiàn)小訊號(hào)控制大信號(hào)。信號(hào)繼電器類似于功率繼電器，但用來處理低電壓和通常低于 2 A 的小電流，并切換低功率訊號(hào)，額定電壓通常在5 VDC至30 VDC之間。因此，這類繼電器也被稱為「低信號(hào)繼電器」。

如上所述，信號(hào)繼電器是一種最適合低電壓和低電流應(yīng)用的機(jī)電式繼電器，其觸點(diǎn)專門為低功率設(shè)計(jì)。雖然能夠處理更高的電流和電壓的功率繼電器對于某些應(yīng)用來說可能更經(jīng)濟(jì)，但這種繼電器會(huì)破壞音頻或視訊電路中的低功率訊號(hào)，因此使訊號(hào)繼電器成為更合適的選擇。訊號(hào)繼電器采用小型封裝，非常適合電路板安裝，并具有更快的開關(guān)時(shí)間。訊號(hào)繼電器通常比固態(tài)繼電器便宜的多，而且不受電壓或電流瞬態(tài)的影響，也不易受 EMI/RFI 影響。由于信號(hào)繼電器的功率處理能力低，其發(fā)熱也比固態(tài)繼電器少，因此通常不需要在電路中采取熱管理解決方案。


 
圖一 : 低電平和高電平繼電器的基本特性比較。（圖片來源：CUI Devices）

信號(hào)繼電器的優(yōu)勢
信號(hào)繼電器和其他機(jī)電繼電器一樣，在項(xiàng)目中具有多種優(yōu)勢，包括：設(shè)計(jì)簡單﹑電氣隔離﹑運(yùn)行穩(wěn)定﹑節(jié)省長距離布線的成本﹑多種封裝和功能選擇，以及抗EMI/RFI干擾。
當(dāng)與電路的功率要求正確匹配時(shí)，訊號(hào)繼電器還有其他優(yōu)勢，例如：操作簡便﹑體積小﹑抗機(jī)械沖擊，以及內(nèi)部線圈和觸點(diǎn)之間高度絕緣。


主要規(guī)格和選型
在為具體設(shè)計(jì)選擇信號(hào)繼電器型號(hào)時(shí)，需要考慮幾個(gè)因素需要，包括：
? 額定電壓：繼電器可以切換的最高電壓，通常以VDC 或VAC 為單位。
? 額定電流：繼電器可以切換的最大電流，單位為 A。
? 接觸電阻：添加到負(fù)載電路中的電阻，以 Ω 為單位。
? 線圈電壓：繼電器線圈的額定控制電壓。
? 線圈電流：線圈在額定電壓下承受的額定電流。
? 觸點(diǎn)形式：繼電器的開關(guān)配置（極數(shù)和常開或常閉配置）。例如，SPDT（1 C 型）和 DPDT（2 C 型）。
? 觸點(diǎn)額定值：保證繼電器性能的電流和電壓值。例如，繼電器額定值通常表示為 1 A @ 30 VDC。
? 開關(guān)時(shí)間：繼電器從施加控制電流到觸點(diǎn)閉合的工作速度，反之亦然。
? 安裝類型：應(yīng)用的安裝方法。通常是在 PC 板上的通孔或表面黏著式安裝。
? 介電強(qiáng)度：繼電器在規(guī)定時(shí)間內(nèi)可以耐受的、不會(huì)導(dǎo)致其損壞的最高電壓。
? 工作溫度：繼電器可以安全、正常地工作而不會(huì)出現(xiàn)性能下降的指定溫度范圍。

使用上述列表，工程師就可以為項(xiàng)目選擇訊號(hào)繼電器。首先，根據(jù)電路的最大開關(guān)負(fù)載確定所需的額定電壓和電流。需要牢記的是訊號(hào)繼電器的開關(guān)能力通常為2 A或更小，這點(diǎn)非常重要。
接下來，確定所需的控制電壓和類型（無論是交流還是直流），并指定要切換的極／電路數(shù)量。另外，電路／開關(guān)布局是否需要常開（NO）或常閉（NC）？
最后，考慮繼電器在電路中的安裝方法，如面板安裝、DIN 導(dǎo)軌安裝、表面黏著或通孔安裝。透過確定所需的具體參數(shù)，就有可能確定一個(gè)滿足系統(tǒng)需求的繼電器，而不至于所選規(guī)格過高。


 
圖二 : 選擇訊號(hào)繼電器的一般步驟。（source：CUI Devices）

訊號(hào)繼電器的應(yīng)用
由于其低功率開關(guān)能力，訊號(hào)繼電器已在消費(fèi)性和商業(yè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。訊號(hào)繼電器為需要長距離訊號(hào)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供了一種有效的解決方案，這些訊號(hào)的電壓和電流高于大多數(shù)電子產(chǎn)品的原有處理能力。訊號(hào)繼電器在快速反應(yīng)能力的應(yīng)用中也很有用，無需像功率繼電器那樣的功率。
此外，在家庭和辦公室等日常環(huán)境中，溫控器在低電壓和低電流下工作，但需要向爐子或空調(diào)（AC）裝置發(fā)送訊號(hào)。訊號(hào)繼電器可以接受小的低功率控制訊號(hào)，并利用該訊號(hào)將信息傳遞給供暖或空調(diào)設(shè)備，以使這些設(shè)備按要求工作。


結(jié)論
隨著電子系統(tǒng)變得越來越先進(jìn)，常常需要在開關(guān)訊號(hào)和需要開關(guān)的訊號(hào)之間達(dá)到完全的電氣隔離，訊號(hào)繼電器為實(shí)現(xiàn)安全地遠(yuǎn)程控制電流和電壓提供了一種解決方案。
訊號(hào)繼電器廣泛用于各種消費(fèi)和工業(yè)產(chǎn)品及系統(tǒng)中，用于在不同類型的電路中切換電源。在確定設(shè)計(jì)要求后，CUI Devices提供了一系列訊號(hào)繼電器，以滿足工程師的低電平電流開關(guān)需求。
（本文作者Barley Li為DigiKey Electronics亞太區(qū)技術(shù)內(nèi)容部門應(yīng)用工程經(jīng)理）