繼電器 (Relay) 包括電磁繼電器和簧片繼電器，以及固態繼電器、混合繼電器和熱繼電器等多個種類，瞭解繼電器的工作方式將極大地提高我們的工作效率。
本文中我們將談論繼電器以及如何將繼電器連接到電路中。
基礎知識：電路繼電器
繼電器有多種，包括電磁繼電器和簧片繼電器，以及固態繼電器、混合繼電器和熱偶繼電器。標準的交流或直流電磁繼電器含有一個電磁體，這個電磁體可以接收電信號並將其轉換成開關的機械動作，從而連通和斷開電路。簧片繼電器的特點是有一對密封在玻璃管內的磁條（簧片）。向線圈施加電流產生磁場，使簧片在開關動作時充當致動器和接觸片。
環境溫度超出限值時，熱偶繼電器的接點會從一個位置切換到另一個位置，從而保護電機或其他設備免受超載情況的影響。與電磁繼電器、簧片繼電器和熱繼電器不同，固態繼電器沒有運動部件。不同類型的固態繼電器有：混合型繼電器、變壓器耦合繼電器和光耦合繼電器。混合繼電器結合了電磁繼電器和電子元器件。
繼電器的應用包括消費電子設備、工業機械、控制台、醫療和科學設備、通信設備和運輸。手機、烤箱和爐灶等消費設備的控制電路中都含有繼電器。在汽車行業中，透過繼電器控制著車門、自動剎車系統、動力轉向系統、電動車窗和天窗。傳送帶、電梯和升降機也都仰賴繼電器。
我們可以根據接點、安裝方式、結構或功能對繼電器進行分類。在不同的應用場景下，可以選擇帶有或不帶任何接點的繼電器。例如，電磁繼電器的接點形式包括單刀單擲、雙刀單擲和雙刀雙擲。
圖：工作中的電磁繼電器 (electromagnetic relay)
特定類型的電路板可能需要分立安裝或表面貼裝繼電器。就結構而言，一些應用可能會使用密封繼電器，而另一些應用則需要焊劑保護繼電器。單邊繼電器在接收到輸入信號後方會開啟或關閉。相比之下，閉鎖繼電器 (latching relays) 則是在接收到輸入信號後保持開啟或關閉。
1. 機電繼電器和簧片繼電器 (Electromechanical and Reed Relays)
機電繼電器和簧片繼電器用於切換控制系統的電源管理相關電阻負載和電感負載。這些繼電器直接安裝在 PCB 上，並配有緊湊的標準繼電器封裝。機電 PCB 繼電器包括線圈、懸臂和接點。線圈通電後形成磁場，使懸臂移動，然後打開或閉合接點。機電繼電器的接點容量極好，適用於各種不同的應用。
簧片繼電器由一個環繞密封玻璃管的線圈組成，玻璃管中裝有簧片和接點。簧片繼電器的線圈通電後會形成磁場，使簧片移動，接點閉合。由於其結構類型，簧片繼電器具有較長的機械和電氣壽命，並且開關時間很快，在 0.45 至 1.00 微秒範圍內。
2. PCB 板式固態繼電器 (PCB Mount Solid State Relays)
專業食品設備、醫療設備和可再生能源系統等商業和工業應用，需要佔用空間較小的器件，並且通常要求在單列直插封裝 (SIP) 或雙列直插封裝 (DIP) 內構建繼電器。固態繼電器具有使用壽命長、無觸點彈跳或起拱、零交越觸發、低功率輸入、高抗衝擊和抗振動性能等優點。此外，採用單列直插封裝和雙列直插封裝的 PCB 板式固態繼電器能夠節省空間，並有特定的電源要求。
將繼電器連接到 PCB 這一決定涉及到操作條件、結構和安裝方式。負載電流、突波電流、氣流和環境溫度等條件會影響固態繼電器的尺寸和間距。PCB 板式固態繼電器能夠傳導 5 安培的負載電流並消耗大約 5 瓦特的功率；由於需要散熱，因此需要加大間距。如果間距不足 30 密耳或以上，一個固態繼電器散發的熱量會影響其他固態繼電器的運行。
3. 非密封、密封和焊劑保護繼電器
將電磁繼電器安裝到 PCB 上時，查看繼電器的密封形式：非密封、密封、或焊劑保護。由於非密封繼電器缺乏防止焊劑或清洗溶劑滲入內部結構的保護，繼電器需要手動焊接，並且無法承受浸洗。安裝非密封繼電器時，將端子與 PCB 板面分開，並將觸點佈置在遠離底座的位置。
密封繼電器可防止焊劑和清洗溶劑滲透繼電器的外殼。與密封繼電器一樣，焊劑保護繼電器的設計可防止焊劑進入繼電器的外殼。焊劑保護繼電器將焊料直接焊接到 PCB 板上，但也無法承受浸洗。
繼電器針形端子 (Relay Pin Terminals)
將繼電器連接到 PCB 時，另一個步驟涉及到繼電器的針形端子和配置。下表指出了標準電磁繼電器的端子。
端子 |
端子描述 |
|---|---|
線圈 |
線圈的一端——電源接入這個端子，使線圈通電 |
NO — 常開 |
這個端子連接到一個設備，線圈接收的電壓量足以通電時，繼電器將通電。當繼電器斷電時，開關保持關閉；當繼電器通電時，開關打開。 |
NC — 常閉 |
當繼電器沒有通電時，這個端子會連接到設備。當繼電器斷電時，設備保持開啟，當繼電器通電時，開關關閉。 |
簧片繼電器有正極端子和負極端子。固態繼電器有輸入端子、負載端子和輸出端子。與電機串聯的熱繼電器有兩個端子。
電磁繼電器的 PCB 設計要求
對緊湊型器件的需求推動了直接焊接到 PCB 板上的小型電磁繼電器的發展。即使有了尺寸更小的繼電器，實際安裝繼電器的過程中也需要注意焊接、加熱和清洗。如果電磁繼電器的內部結構發生變形，繼電器將無法按需要工作。對於繼電器安裝，製造商推薦使用厚度 1.6 毫米的玻璃-環氧樹脂 (glass-epoxy) 或紙-環氧樹脂 (paper-epoxy) PCB 材料。PCB 繼電器對導體的標準厚度要求為 35µm 和 70µm。
圖：了解繼電器的工作方式會大大影響我們的使用能力
電磁繼電器和熱繼電器受到磁場和熱的影響後表現不同。在設計 PCB 時，將繼電器放置在遠離變壓器、半導體或其他發熱器件的位置。產品的機械設計還必須保護繼電器免受衝擊或振動。安裝繼電器時，需要注意使任何衝擊或振動的施加與繼電器懸臂的操作方向成直角。
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譯文授權轉載出處 (映陽科技協同校閱)
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