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打开讯号继电器的正确方式
 

【作者: Barley Li】2024年06月14日 星期五

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自1835年出现以来,继电器已成为一种使用广泛的、非常重要的电子装置。尽管年代久远,但继电器仍然在各个领域发挥着重要作用。使用讯号继电器,可以远端控制电路,使其在广泛的应用中发挥作用。甚至早期的电脑也是使用大量继电器来实现布林逻辑功能的。讯号继电器是继电器的一个主要子类且用途特定,通常在通讯领域具有重要作用。


讯号继电器的基础知识

讯号继电器本质上是电操作式机电开关,用来控制电路中的电流。继电器是利用控制电流通过触点附近的线圈产生的磁力,使内部运动零部件或触点在吸合和打开位置之间移动。这样可以实现小讯号控制大讯号。讯号继电器类似於功率继电器,但用来处理低电压和通常低於 2 A 的小电流,并切换低功率讯号,额定电压通常在5 VDC至30 VDC之间。因此,这类继电器也被称为「低讯号继电器」。


如上所述,讯号继电器是一种最适合低电压和低电流应用的机电式继电器,其触点专门为低功率设计。虽然能够处理更高的电流和电压的功率继电器对於某些应用来说可能更经济,但这种继电器会破坏音讯或视讯电路中的低功率讯号,因此使讯号继电器成为更合适的选择。讯号继电器采用小型封装,非常适合电路板安装,并具有更快的开关时间。讯号继电器通常比固态继电器便宜的多,而且不受电压或电流瞬态的影响,也不易受 EMI/RFI 影响。由於讯号继电器的功率处理能力低,其发热也比固态继电器少,因此通常不需要在电路中采取热管理解决方案。



图一 : 低电平和高电平继电器的基本特性比较。(图片来源:CUI Devices)
图一 : 低电平和高电平继电器的基本特性比较。(图片来源:CUI Devices)

讯号继电器的优势

讯号继电器和其他机电继电器一样,在项目中具有多种优势,包括:设计简单、电气隔离、运行稳定、节省长距离布线的成本、多种封装和功能选择,以及抗EMI/RFI干扰。


当与电路的功率要求正确匹配时,讯号继电器还有其他优势,例如:操作简便、体积小、抗机械冲击,以及内部线圈和触点之间高度绝缘。


主要规格和选型

在为具体设计选择讯号继电器型号时,需要考虑几个因素需要,包括:


· 额定电压:继电器可以切换的最高电压,通常以VDC 或VAC 为单位。


· 额定电流:继电器可以切换的最大电流,单位为 A。


· 接触电阻:添加到负载电路中的电阻,以 Ω 为单位。


· 线圈电压:继电器线圈的额定控制电压。


· 线圈电流:线圈在额定电压下承受的额定电流。


· 触点形式:继电器的开关配置(极数和常开或常闭配置)。例如,SPDT(1 C 型)和 DPDT(2 C 型)。


· 触点额定值:保证继电器性能的电流和电压值。例如,继电器额定值通常表示为 1 A @ 30 VDC。


· 开关时间:继电器从施加控制电流到触点闭合的工作速度,反之亦然。


· 安装类型:应用的安装方法。通常是在 PC 板上的通孔或表面黏着式安装。


· 介电强度:继电器在规定时间内可以耐受的、不会导致其损坏的最高电压。


· 工作温度:继电器可以安全、正常地工作而不会出现性能下降的指定温度范围。


使用上述清单,工程师就可以为专案选择讯号继电器。首先,根据电路的最大开关负载确定所需的额定电压和电流。需要牢记的是讯号继电器的开关能力通常为2 A或更小,这点非常重要。


接下来,确定所需的控制电压和类型(无论是交流还是直流),并指定要切换的极/电路数量。另外,电路/开关布局是否需要常开(NO)或常闭(NC)?


最後,考虑继电器在电路中的安装方法,如面板安装、DIN 导轨安装、表面黏着或通孔安装。透过确定所需的具体叁数,就有可能确定一个满足系统需求的继电器,而不至於所选规格过高。



图二 : 选择讯号继电器的一般步骤。(source:CUI Devices)
图二 : 选择讯号继电器的一般步骤。(source:CUI Devices)

讯号继电器的应用

由於其低功率开关能力,讯号继电器已在消费性和商业领域广泛应用。讯号继电器为需要长距离讯号的网路设备提供了一种有效的解决方案,这些讯号的电压和电流高於大多数电子产品的原有处理能力。讯号继电器在快速反应能力的应用中也很有用,无需像功率继电器那样的功率。


此外,在家庭和办公室等日常环境中,温控器在低电压和低电流下工作,但需要向炉子或空调(AC)装置发送讯号。讯号继电器可以接受小的低功率控制讯号,并利用该讯号将资讯传递给供暖或空调设备,以使这些设备按要求工作。


结论

随着电子系统变得越来越先进,常常需要在开关讯号和需要开关的讯号之间达到完全的电气隔离,讯号继电器为实现安全地远端控制电流和电压提供了一种解决方案。


讯号继电器广泛用於各种消费和工业产品及系统中,用於在不同类型的电路中切换电源。在确定设计要求後,CUI Devices提供了一系列讯号继电器,以满足工程师的低电平电流开关需求。


(本文作者Barley Li为DigiKey Electronics亚太区技术内容部门应用工程经理)


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