一、继电器的基本含义

继电器是人们最常用的开关型电子控制装置，根据其工作原理、结构和功能可分为电磁继电器、固态继电器、时间继电器、温度继电器和光继电器。本文主要讨论电磁继电器。

电磁继电器主要由线圈、衔铁、触点组成，线圈为继电器的输入元件，触点为继电器的输出元件。根据电磁效应，当线圈中有适当的电流通过时，会产生磁场，吸引衔铁，使触点产生咔嗒声。为了用小电流来控制大电流，电磁继电器经常用于控制电路中。电磁继电器的内部结构如图1所示。

图1 继电器结构组成

二、继电器基本参数

在选择继电器时，了解继电器的基本特性非常重要。这些特性包括线圈电压、接触容量、接触电阻、释放电压等。

继电器正常工作时，线圈电压就是加在线圈两端的电压。购买继电器时，经常会问“要多少伏的继电器？”。

“触点容量”一词描述了继电器处理负载的能力，例如 2A/30VDC 或 20A/220VAC；

当线圈两端的电压降低时，触点复位的电压称为释放电压。

图2 继电器实物图

常开、常闭和常开/常闭组合类型的继电器连接都很常见。

Ⅲ. 继电器的操作方法

继电器基本上是单片机开发板上的标配，学过单片机的朋友都知道。通过控制继电器，可以学会如何将单片机的IO口设置为输出。晶体管可以用来驱动小功率的继电器。下面是使用NPN和PNP晶体管驱动继电器的电路图。

NPN晶体管驱动继电器

使用 NPN 晶体管操作继电器时，需要在继电器的集电极上并联一个反向二极管，该二极管与线圈并联。图 3 显示了标准原理图。

图3 NPN晶体管驱动继电器

上图中，基极和发射极之间的下拉电阻和基极上的限流电阻的作用是防止基极电流损坏三极管。单片机IO口初次初始化时，电平可能为零。下拉电阻通过将基极拉低至低电平，在未知情况下禁用晶体管，防止继电器失效。

基极信号为高电平时，三极管导通，继电器线圈得电，继电器触点吸合；

基极信号为低电平时，三极管截止，继电器线圈失电，继电器触点复位；

PNP晶体管驱动继电器

使用PNP三极管驱动继电器时，需在继电器线圈端接三极管集电极，并在线圈上并联一个反向二极管，典型原理图如图4所示。

图4 PNP晶体管驱动继电器

上图中，基极和发射极之间的下拉电阻和基极上的限流电阻的作用是防止基极电流损坏三极管。单片机IO口初次初始化时，电平可能为零。下拉电阻通过将基极拉低至低电平，在未知情况下禁用晶体管，防止继电器失效。

基极信号为高电平时，三极管导通，继电器线圈得电，继电器触点吸合；

基极信号为低电平时，三极管截止，继电器线圈失电，继电器触点复位；

续流二极管的作用

前两种驱动方式中，线圈上方并联了一个续流二极管，继电器线圈由于电感特性，会感应出反向电动势，断电时流过线圈的电流不会发生突变，如果反向电压超过三极管的耐压值，三极管就会损坏，应避免这种情况。为了在断电时保护三极管，增加了一个反向续流二极管，为反向电动势提供泄放通道。

四、继电器如何节能

如今，用户非常关心功耗问题，希望在不牺牲性能的情况下尽可能降低功耗。对于继电器来说，这一点非常明显。由于线圈电阻极低，一些继电器需要大量电流才能启动和运行。继电器需要大电流才能激活，但激活后只需少量维持电流即可保持动作状态。因此，为了实现继电器驱动器的节能，流过线圈的电流

图5 继电器节能

有两种技术可以节约能源：

通过下降来节约能源

继电器接通时，线圈两端施加额定电压。继电器动作稳定后，线圈两端电压降低至释放电压以上，持续 100 至 500 毫秒。这样，线圈两端就会施加较小的电压，线圈中流过的电流也会很小。图 5 左侧说明了这一点。

PWM 技术节能

目前最流行的节能技术是利用PWM来驱动三极管或者MOS管的控制端，降低线圈两端的平均电压，从而达到线圈节能的效果。

图6描绘了上述两种模式的粗略波形。

图6 继电器节能

Ⅴ.固态继电器的基础知识

电磁继电器的触点是机械的，大电流很容易断掉，产生电弧，长期在电弧环境中工作，触点会腐蚀失效，所以电磁继电器的触点是有使用寿命的。固态继电器是全电子继电器，触点采用MOS管或晶闸管实现，电子连接不存在电弧问题，所以固态继电器触点寿命无限长，反应速度快，噪音小，无抖动问题。

固态继电器的基本元件

固态继电器分为交流固态继电器和直流固态继电器两大类，交流固态继电器主要元件为光耦合器和晶闸管，直流固态继电器主要元件为光耦合器和MOSFET。

固态继电器的过零检测

固态继电器有带过零检测和不带过零检测两种类型，对于不带过零检测的交流负载，若输入端有触发信号，触点立即动作，对于带过零检测的负载端，若输入端有触发信号，触点要等到负载端有过零检测时才动作。

图 7 固态继电器

固态继电器有电子触点，当电流过大时，需要大面积的散热器，价格比电磁继电器高。

固态继电器和电磁继电器都有优点和缺点。