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打開訊號繼電器的正確方式
[作者 Barley Li]   2024年06月14日 星期五 瀏覽人次: [1107]

自1835年出現以來,繼電器已成為一種使用廣泛的、非常重要的電子裝置。儘管年代久遠,但繼電器仍然在各個領域發揮著重要作用。使用訊號繼電器,可以遠端控制電路,使其在廣泛的應用中發揮作用。甚至早期的電腦也是使用大量繼電器來實現布林邏輯功能的。訊號繼電器是繼電器的一個主要子類且用途特定,通常在通訊領域具有重要作用。


訊號繼電器的基礎知識

訊號繼電器本質上是電操作式機電開關,用來控制電路中的電流。繼電器是利用控制電流通過觸點附近的線圈產生的磁力,使內部運動零部件或觸點在吸合和打開位置之間移動。這樣可以實現小訊號控制大訊號。訊號繼電器類似於功率繼電器,但用來處理低電壓和通常低於 2 A 的小電流,並切換低功率訊號,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「低訊號繼電器」。


如上所述,訊號繼電器是一種最適合低電壓和低電流應用的機電式繼電器,其觸點專門為低功率設計。雖然能夠處理更高的電流和電壓的功率繼電器對於某些應用來說可能更經濟,但這種繼電器會破壞音訊或視訊電路中的低功率訊號,因此使訊號繼電器成為更合適的選擇。訊號繼電器採用小型封裝,非常適合電路板安裝,並具有更快的開關時間。訊號繼電器通常比固態繼電器便宜的多,而且不受電壓或電流瞬態的影響,也不易受 EMI/RFI 影響。由於訊號繼電器的功率處理能力低,其發熱也比固態繼電器少,因此通常不需要在電路中採取熱管理解決方案。



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)
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)

訊號繼電器的優勢

訊號繼電器和其他機電繼電器一樣,在項目中具有多種優勢,包括:設計簡單﹑電氣隔離﹑運行穩定﹑節省長距離佈線的成本﹑多種封裝和功能選擇,以及抗EMI/RFI干擾。


當與電路的功率要求正確匹配時,訊號繼電器還有其他優勢,例如:操作簡便﹑體積小﹑抗機械衝擊,以及內部線圈和觸點之間高度絕緣。


主要規格和選型

在為具體設計選擇訊號繼電器型號時,需要考慮幾個因素需要,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。


‧ 觸點形式:繼電器的開關配置(極數和常開或常閉配置)。例如,SPDT(1 C 型)和 DPDT(2 C 型)。


‧ 觸點額定值: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。


‧ 開關時間:繼電器從施加控制電流到觸點閉合的工作速度,反之亦然。


‧ 安裝類型:應用的安裝方法。通常是在 PC 板上的通孔或表面黏著式安裝。


‧ 介電強度:繼電器在規定時間內可以耐受的、不會導致其損壞的最高電壓。


‧ 工作溫度:繼電器可以安全、正常地工作而不會出現性能下降的指定溫度範圍。


使用上述清單,工程師就可以為專案選擇訊號繼電器。首先,根據電路的最大開關負載確定所需的額定電壓和電流。需要牢記的是訊號繼電器的開關能力通常為2 A或更小,這點非常重要。


接下來,確定所需的控制電壓和類型(無論是交流還是直流),並指定要切換的極/電路數量。另外,電路/開關佈局是否需要常開(NO)或常閉(NC)?


最後,考慮繼電器在電路中的安裝方法,如面板安裝、DIN 導軌安裝、表面黏著或通孔安裝。透過確定所需的具體參數,就有可能確定一個滿足系統需求的繼電器,而不至於所選規格過高。



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

訊號繼電器的應用

由於其低功率開關能力,訊號繼電器已在消費性和商業領域廣泛應用。訊號繼電器為需要長距離訊號的網路設備提供了一種有效的解決方案,這些訊號的電壓和電流高於大多數電子產品的原有處理能力。訊號繼電器在快速反應能力的應用中也很有用,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(AC)裝置發送訊號。訊號繼電器可以接受小的低功率控制訊號,並利用該訊號將資訊傳遞給供暖或空調設備,以使這些設備按要求工作。


結論

隨著電子系統變得越來越先進,常常需要在開關訊號和需要開關的訊號之間達到完全的電氣隔離,訊號繼電器為實現安全地遠端控制電流和電壓提供了一種解決方案。


訊號繼電器廣泛用於各種消費和工業產品及系統中,用於在不同類型的電路中切換電源。在確定設計要求後,CUI Devices提供了一系列訊號繼電器,以滿足工程師的低電平電流開關需求。


(本文作者Barley Li為DigiKey Electronics亞太區技術內容部門應用工程經理)


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