继电器的工作原理、特性和相关驱动电路

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。

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。

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。

3、 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。

4、 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。

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。

二、继电器额定工作电压的选择

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。

1、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：

2 、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。

小结：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。
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