用 PNP 管驅(qū)動(dòng)繼電器電路分析與驗(yàn)證

元件參數(shù)

三極管：9012

繼電器：DC12V，66.7mA，180Ω。

電路一：不好

有不少的設(shè)計(jì)采用這樣的電路來驅(qū)動(dòng)繼電器，雖然同樣能工作，但實(shí)際上這樣做是不合理的 ，

經(jīng)過細(xì)致分析后會(huì)發(fā)現(xiàn) Q3根本就不能完全飽合的。

估且我們不算 R1的阻值為多大，假設(shè)我們現(xiàn)在使 Q1基極電流最大，取 R1=0；當(dāng)控制信號(hào)

電壓為0時(shí)， Q1 eb 極的電壓為0.7V,同樣 ec 極電壓也為0.7V，而9012的管子在完全飽合的

情況下 ec 極電壓應(yīng)為0.2V。很顯然該管工作在非完全飽合狀態(tài)；繼電器上最大限度也只能

獲得11.3V 的電壓。

要想管子完全飽合，基極電流要足夠大，那么基極需要電壓為-0.7V 以下。

電路二：好

再來看看該電路

當(dāng)控制端電壓為0時(shí)，Q1基極電壓為（12-0.7=11.3V）,改變 R1的大小便可改變基極電流，當(dāng)

基極電流足夠大時(shí)，三極管飽合。

為了驗(yàn)證以上的分析，我們搭了一個(gè)電路，R1取4.7K，此時(shí)基極電流為2.4ma，測(cè)得 Q1 ec

電壓為0.2V,繼電器兩端電壓為11.8V。

注意：R1的取值不能太小，要保證基極電流在安全范圍，也不能太大，要保證三極管能完

全飽合，這個(gè)可以通過電壓和電阻算出來。

第一種電路能工作，那是因?yàn)槔^電器有較寬的電壓范圍，有時(shí)它欠電壓也能勉強(qiáng)工作，但狀

況是不穩(wěn)定的，因此我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)不建議采用這種方式。

正確的電路應(yīng)該是電路二，正確的連接方式，大小合適的基極電阻才能保證設(shè)計(jì)的合理和穩(wěn)

定性。

最后注明一下，本次實(shí)驗(yàn)采用的12V 繼電器，因此該電路的控制極不能直接用單片機(jī) IO 口

驅(qū)動(dòng)，否則會(huì)關(guān)不斷。若選用5V 繼電器則可以，原理同上一樣。

說明：

VCC 是5V。

繼電器串聯(lián) RC 電路：這種形式主要應(yīng)用于繼電器的額定工作電壓低于電源電壓的電路中。

當(dāng)電路閉合時(shí)，繼電器線圈由于自感現(xiàn)象會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)阻礙線圈中電流的增大，從而延長了

吸合時(shí)間，串聯(lián)上 RC 電路后則可以縮短吸合時(shí)間。原理是電路閉合的瞬間，電容 C 兩端電

壓不能突變可視為短路，這樣就將比繼電器線圈額定工作電壓高的電源電壓加到線圈上，從

而加快了線圈中電流增大的速度，使繼電器迅速吸合。電源穩(wěn)定之后電容 C 不起作用，電

阻 R 起限流作用。

基極和發(fā)射極的電阻的作用是：在沒有正向偏置電壓的情況下，保證基極的電壓為零，防止

三極管的受外部的干擾而誤導(dǎo)通，其實(shí)就是為了保證可靠性。

具體的阻值的大小倒不絕對(duì)，10K、100K 都可以的，只是起到下拉的作用，電流非常很小

的。

此繼電器驅(qū)動(dòng)電路已經(jīng)驗(yàn)證通過，開 和 關(guān) 狀態(tài)良好，實(shí)際應(yīng)用中最好把5V、24V 兩組直

流電源的地分開，再配合光藕實(shí)現(xiàn)真正的隔離效果。

但由于項(xiàng)目要求，繼電器的切換速度跟不上，已經(jīng)取消次此切換方案。

此驅(qū)動(dòng)大家可以參考下用在實(shí)際的設(shè)計(jì)中。

繼電器電路小改進(jìn)

繼電器常安裝在電器設(shè)備的內(nèi)部，其工作狀態(tài)不直觀，筆者將其作如下圖改進(jìn)。在線圈兩端

接發(fā)光二極管 VD1，當(dāng)控制電壓為正時(shí)，三極管導(dǎo)通，繼電器 J 吸合，同時(shí)發(fā)光二極管被

點(diǎn)亮，表明繼電器線圈已加上電源。發(fā)光二極管可裝在外殼顯眼之處。

繼電器的正確使用

1、繼電器額定工作電壓的選擇

繼電器額定工作電壓是繼電器最主要的一項(xiàng)技術(shù)參數(shù)。在使用繼電器時(shí)，應(yīng)該首先考慮所在

電路(即繼電器線圈所在的電路)的工作電壓，繼電器的額定工作電壓應(yīng)等于所在電路的工作

電壓。一般所在電路的工作電壓是繼電器額定工作電壓的0.86。注意所在電路的工件電壓千

萬不能超過繼電器額定工作電壓，否則繼電器線圈容易燒毀。另外，有些集成電路，例如

NE555電路是可以直接驅(qū)動(dòng)繼電器工作的，而有些集成電路，例如 COMS 電路輸出電流小，

需要加一級(jí)晶體管放大電路方可驅(qū)動(dòng)繼電器，這就應(yīng)考慮晶體管輸出電流應(yīng)大于繼電器的額

定工作電流。

2、觸點(diǎn)負(fù)載的選擇

觸點(diǎn)負(fù)載是指觸點(diǎn)的承受能力。繼電器的觸點(diǎn)在轉(zhuǎn)換時(shí)可承受一定的電壓和電流。所以在使

用繼電器時(shí)，應(yīng)考慮加在觸點(diǎn)上的電壓和通過觸點(diǎn)的電流不能超過該繼電器的觸點(diǎn)負(fù)載能力。例如，有一繼電器的觸點(diǎn)負(fù)載為28V(DC)×10A，表明該繼電器觸點(diǎn)只能工作在直流電

壓為28V 的電路上，觸點(diǎn)電流為10A，超過28V 或10A，會(huì)影響繼電器正常使用，甚至燒毀

觸點(diǎn)。

3、繼電器線圈電源的選擇

這是指繼電器線圈使用的是直流電(DC)還是交流電(AC)。通常，初學(xué)者在進(jìn)行電子制作活

動(dòng)中，都是采用電子線路，而電子線路往往采用直流電源供電，所以必須是采用線圈是直流

電壓的繼電器。

2. 晶體管驅(qū)動(dòng)電路

當(dāng)晶體管用來驅(qū)動(dòng)繼電器時(shí)，必須將晶體管的發(fā)射極接地。具體電路如下：

2.1工作原理簡(jiǎn)介

NPN 晶體管驅(qū)動(dòng)時(shí)：當(dāng)晶體管 T1基極被輸入高電平時(shí)，晶體管飽和導(dǎo)通，集電極變?yōu)榈碗?/p>

平，因此繼電器線圈通電，觸點(diǎn) RL1吸合。

當(dāng)晶體管 T1基極被輸入低電平時(shí)，晶體管截止，繼電器線圈斷電，觸點(diǎn) RL1斷開。

PNP 晶體管驅(qū)動(dòng)電路目前沒有采用，因此在這里不作介紹。

2.1 電路中各元器件的作用：

晶體管 T1可視為控制開關(guān)，一般選取 VCBO≈VCEO≥24V，放大倍數(shù)β一般選擇在120～240

之間。。電阻 R1主要起限流作用，降低晶體管 T1功耗，阻值為2 KΩ。電阻 R2使晶體管 T1

可靠截止，阻值為5.1KΩ。二極管 D1反向續(xù)流，抑制浪涌，一般選1N4148即可

12v 繼電器驅(qū)動(dòng)電路

【模塊電路】繼電器驅(qū)動(dòng)應(yīng)用

二、實(shí)驗(yàn)原理

什么是繼電器呢？這個(gè)東西很常見，在電子設(shè)備以及電力系統(tǒng)中的應(yīng)用都很廣泛，簡(jiǎn)單的來就是一種用小 電流來控制大電流的開關(guān)。小電流通過線圈，產(chǎn)生磁場(chǎng)，這個(gè)磁場(chǎng)使得控制大電流的開關(guān)吸合。從而使得 人們能夠安全的超控大電流大電壓設(shè)備。?

繼電器原理

繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)和被控制系統(tǒng)通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中，它實(shí)際上是用較 小的電流去控制較大電流的一種“自動(dòng)開關(guān)”。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。電 磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會(huì)?

流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從 而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開觸點(diǎn)）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈 簧的反作用力返回原來的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）吸合。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到 了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。對(duì)于繼電器的“常開、常閉”觸點(diǎn)，可以這樣來區(qū)分：繼電器線圈未通電 時(shí)處于斷開狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱為“常開觸點(diǎn)”；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為“常閉觸點(diǎn)”。?

繼電器的選擇

先了解必要的條件：

①控制電路的電源電壓，能提供的最大電流；

②被控制電路中的電壓和電流；

③被控電路需要幾組、什么形式的觸點(diǎn)。

選用繼電器時(shí)，一般控制電路的電源電壓可作為選用的依據(jù)?？刂齐娐窇?yīng)能給繼電器提供足夠的工作電流，

否則繼電器吸合是不穩(wěn)定的。

查閱有關(guān)資料確定使用條件后，可查找相關(guān)資料，找出需要的繼電器的型號(hào)和規(guī)格號(hào)。若手頭已有繼電器， 可依據(jù)資料核對(duì)是否可以利用。最后考慮尺寸是否合適。?

來源：http://www.picavr.com/news/2008-05/5321.htm

繼電器驅(qū)動(dòng)

1、晶體管驅(qū)動(dòng)

2、集成電路 ULN2003驅(qū)動(dòng)

三、實(shí)驗(yàn)步驟

1、實(shí)驗(yàn)器材 ：繼電器若干 、三極管9013 、光耦 、1N4148 、三極管8050

2、用萬用表測(cè)出繼電器常開常閉以及控制端，并測(cè)試?yán)^電器的好壞，要求畫出繼電器控制

端，常開，常閉端的腳位分布，不接電測(cè)出控制端直流阻抗。

3、進(jìn)行晶體管驅(qū)動(dòng)，T1 選擇三極管 9013 或 8050，如下圖連接：VCC 根據(jù)繼電器供電電壓

定，比如 5V 繼電器，就用 5V 供電。 把圖中的頻率 20hz 改為 1hz，可以防止繼電器動(dòng)作

太頻繁。

現(xiàn)象：可以聽到繼電器動(dòng)作聲音。

4、利用 PNP 管9012按如下兩圖連接，看是否能驅(qū)動(dòng)得了繼電器？

5、思考如何用光耦驅(qū)動(dòng)，設(shè)計(jì)出驅(qū)動(dòng)電路，根據(jù)所設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)電路領(lǐng)取光耦進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。（選

做題）

測(cè)試如下驅(qū)動(dòng)電路：