信號(hào)繼電器－了解基礎(chǔ)知識(shí)

信號(hào)繼電器本質(zhì)上是電操作式機(jī)電開(kāi)關(guān)，用來(lái)控制電路中的電流。繼電器是利用控制電流通過(guò)觸點(diǎn)附近的線圈產(chǎn)生的磁力，使內(nèi)部運(yùn)動(dòng)部件或觸點(diǎn)在吸合和打開(kāi)位置之間移動(dòng)。這樣可以實(shí)現(xiàn)小信號(hào)控制大信號(hào)。信號(hào)繼電器類似于功率繼電器，但用來(lái)處理低電壓和通常低于 2 A 的小電流，并切換低功率信號(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”。

自 1835 年出現(xiàn)以來(lái)，繼電器已成為一種使用廣泛的、非常重要的電子設(shè)備。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。使用信號(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(lái)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，通常在通信領(lǐng)域具有重要作用。本文將介紹信號(hào)繼電器，具體包括信號(hào)繼電器的概念、與其他繼電器的差異及關(guān)鍵的選型標(biāo)準(zhǔn)等。

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(kāi)關(guān)，用來(lái)控制電路中的電流。繼電器是利用控制電流通過(guò)觸點(diǎn)附近的線圈產(chǎn)生的磁力，使內(nèi)部運(yùn)動(dòng)部件或觸點(diǎn)在吸合和打開(kāi)位置之間移動(dòng)。這樣可以實(shí)現(xiàn)小信號(hào)控制大信號(hào)。信號(hào)繼電器類似于功率繼電器，但用來(lái)處理低電壓和通常低于 2 A 的小電流，并切換低功率信號(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(duì)于某些應(yīng)用來(lái)說(shuō)可能更經(jīng)濟(jì)，但這種繼電器會(huì)破壞音頻或視頻電路中的低功率信號(hào)，因此使信號(hào)繼電器成為更合適的選擇。信號(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(kāi)關(guān)時(shí)間。信號(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 1：低電平和高電平繼電器的基本特性比較。（圖片來(lái)源：CUI Devices）

信號(hào)繼電器的優(yōu)勢(shì)

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(shì)：

· 設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單
· 電氣隔離
· 運(yùn)行穩(wěn)定
· 節(jié)省長(zhǎng)距離布線的成本
· 多種封裝和功能選擇
· 抗 EMI/RFI 干擾

當(dāng)與電路的功率要求正確匹配時(shí)，信號(hào)繼電器還有其他優(yōu)勢(shì)，例如：

· 作簡(jiǎn)便
· 體積小
· 經(jīng)濟(jì)實(shí)惠
· 抗機(jī)械沖擊
· 內(nèi)部線圈和觸點(diǎn)之間高度絕緣
· 信號(hào)繼電器的主要規(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(kāi)關(guān)配置（極數(shù)和常開(kāi)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(kāi)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 板上的通孔或表面貼裝式安裝。
· 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。

使用上述清單，工程師就可以為項(xiàng)目選擇信號(hào)繼電器。首先，根據(jù)電路的最大開(kāi)關(guān)負(fù)載確定所需的額定電壓和電流。需要牢記的是信號(hào)繼電器的開(kāi)關(guān)能力通常為 2 A 或更小，這點(diǎn)非常重要。

接下來(lái)，確定所需的控制電壓和類型（無(wú)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(kāi)關(guān)布局是否需要常開(kāi) (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、表面貼裝或通孔安裝。通過(guò)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(guò)高。

圖 2：選擇信號(hào)繼電器的一般步驟。 (圖片來(lái)源：CUI Devices)

信號(hào)繼電器的應(yīng)用

由于其低功率開(kāi)關(guān)能力，信號(hào)繼電器已在消費(fèi)和商業(yè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。信號(hào)繼電器為需要長(zhǎng)距離信號(hào)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供了一種有效的解決方案，這些信號(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。信號(hào)繼電器在快速反應(yīng)能力的應(yīng)用中也很有用，無(wú)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)送信號(hào)。信號(hào)繼電器可以接受小的低功率控制信號(hào)，并利用該信號(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(lái)越先進(jìn)，常常需要在開(kāi)關(guān)信號(hào)和需要開(kāi)關(guān)的信號(hào)之 間達(dá)到完全的電氣隔離。信號(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。

信號(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 提供了一系列信號(hào)繼電器，以滿足工程師的低電平電流開(kāi)關(guān)需求。

（來(lái)源：CUI Devices，作者：作者：Jeff Smoot 是 CUI Devices 應(yīng)用工程和運(yùn)動(dòng)控制部門副總裁）