用 PNP 管驱动继电器电路分析与验证
用 PNP 管驱动继电器电路分析与验证
元件参 数 三极管：9012
继电器：DC12V，66.7mA，180Ω。 电路一：不好
有不少的设计 采用这样的电路来驱动继电器，虽然同样能工作，但实际上这样做是不合理的 ，经过细致分析后会发现 Q3根本就不能完全饱合的。
估且我们不算 R1的阻值为多大，假设我们现在使 Q1基极电流最大，取 R1=0；当控制信号 电压为0时， Q1 eb 极的电压为0.7V,同样 ec 极电压也为0.7V，而9012的管子在完全饱合的 情况下 ec 极电压应为0.2V 。很显然该管工作在非完全饱合状态；继电器上最大限度也只能 获得11.3V 的电压。
要想管子完全饱合，基极电流要足够大，那么基极需要电压为-0.7V 以下。
电路二：好
再来看看该电路
当控制端电压为0时，Q1基极电压为（12-0.7=11.3V）,改变 R1的大小便可改变基极电流，当 基极电流足够大时， 三极管饱合。
为了验证以上的分析，我们搭了一个电路，R1取4.7K，此时基极电流为2.4ma，测得 Q1 ec 电压为0.2V,继电器两端电压为11.8V。
注意：R1的取值 不能太小，要保证基极电流在安全范围，也不能太大，要保证三极管能完全饱合，这个可以通过电压和电阻算出来。
第一种电路能工作，那是因为继电器有较宽的电压范围，有时它欠电压也能勉强工作，但状 况是不稳定的，因此我们在设计时不建议采用这种方式。
正确的电路应该是电路二，正确的连接方式，大小合适的基极电阻才能保证设计的合理和稳 定性。
最后注明一下，本次实验采用的12V 继电器，因此该电路的控制极不能直接用单片机 IO 口 驱动，否则会关不断。若选用5V 继电器则可以，原理同上一样。
24V 继电器的驱动电路
说明：
VCC 是5V。
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。
基极和发射极的电阻的作用是：在没有正向偏置电压的情况下，保证基极的电压为零，防止 三极管的受外部的干扰而误导通，其实就是为了保证可靠性。 具体的阻值的大小倒不绝对，10K、100K 都可以的，只是起到下拉的作用，电流非常很小 的。
此继电器驱动电路已经验证通过，开 和 关 状态良好，实际应用中最好把5V、24V 两组直 流电源的地分开，再配合光藕实现真正的隔离效果。 但由于项目要求，继电器的切换速度跟不上，已经取消次此切换方案。 此驱动大家可以参考下用在实际的设计中。
继电器电路小改进
继电器常安装在电器设备的内部，其工作状态不直观，笔者将其作如下图改进。在线圈两端 接发光二极管 VD1，当控制电压为正时，三极管导通，继电器 J 吸合，同时发光二极管被 点亮，表明继电器线圈已加上电源。发光二极管可装在外壳显眼之处。
继电器的正确使用
1、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。 2、触点负载的选择
触点负载是指触点的承受能力。继电器的触点在转换时可承受一定的电压和电流。所以在使 用继电器时，应考虑加在触点上的电压和通过触点的电流不能超过该继电器的触点负载能
力。例如，有一继电器的触点负载为28V(DC)×10A，表明该继电器触点只能工作在直流电 压为28V 的电路上，触点电流为10A，超过28V 或10A，会影响继电器正常使用，甚至烧毁 触点。
3、继电器线圈电源的选择
这是指继电器线圈使用的是直流电(DC)还是交流电(AC)。通常，初学者在进行电子制作活 动中，都是采用电子线路，而电子线路往往采用直流电源供电，所以必须是采用线圈是直流 电压的继电器。
2. 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：
2.1工作原理简介
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。 PNP 晶体管驱动电路目前没有采用，因此在这里不作介绍。
2.1 电路中各元器件的作用：
晶体管 T1可视为控制开关，一般选取 VCBO≈VCEO≥24V，放大倍数β一般选择在120～240 之间。。电阻 R1主要起限流作用，降低晶体管 T1功耗，阻值为2 KΩ。电阻 R2使晶体管 T1 可靠截止，阻值为5.1KΩ。二极管 D1反向续流，抑制浪涌，一般选1N4148即可
12v 继电器驱动电路
工
OV H!
Z
fl f工 m
＋！
气乱
l
【模块电路】继电器驱动应用
二、实验原理
什么是继电器呢？这个东西很常见，在电子设备以及电力系统中的应用都很广泛，简单的来就是一种用小 电流来控制大电流的开关。小电流通过线圈，产生磁场，这个磁场使得控制大电流的开关吸合。从而使得 人们能够安全的超控大电流大电压设备。 继电器原理
继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统和被控制系统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。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）吸合。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”。 继电器的选择 先了解必要的条件：
①控制电路的电源电压，能提供的最大电流； ②被控制电路中的电压和电流；
③被控电路需要几组、什么形式的触点。 选用继电器时，一般控制电路的电源电压可作为选用的依据。控制电路应能给继电器提供足够的工作电流， 否则继电器吸合是不稳定的。 查阅有关资料确定使用条件后，可查找相关资料，找出需要的继电器的型号和规格号。若手头已有继电器， 可依据资料核对是否可以利用。最后考虑尺寸是否合适。
来源：http://www.picavr.com/news/2008-05/5321.htm 继电器驱动
1、晶体管驱动
2、集成电路 ULN2003驱动
来源：http://www.symcukf.com/ 3、光耦驱动
图片来源：
三、实验步骤
端，常开，常闭端的脚位分布，不接电测出控制端直流阻抗。 3、进行晶体管驱动，T1 选择三极管 9013 或 8050，如下图连接：VCC 根据继电器供电电压 定，比如 5V 继电器，就用 5V 供电。 把图中的频率 20hz 改为 1hz，可以防止继电器动作 太频繁。
图3-1
现象：可以听到继电器动作声音。
4、利用 PNP 管9012按如下两图连接，看是否能驱动得了继电器？
图4-1
图4-2
5、思考如何用光耦驱动，设计出驱动电路，根据所设计的驱动电路领取光耦进行实验。（选做题）
测试如下驱动电路：
图5-1
图5-2
图5-3
图5-4
用 PNP 管驱动继电器电路分析与验证
用 PNP 管驱动继电器电路分析与验证
元件参 数 三极管：9012
继电器：DC12V，66.7mA，180Ω。 电路一：不好
有不少的设计 采用这样的电路来驱动继电器，虽然同样能工作，但实际上这样做是不合理的 ，经过细致分析后会发现 Q3根本就不能完全饱合的。
估且我们不算 R1的阻值为多大，假设我们现在使 Q1基极电流最大，取 R1=0；当控制信号 电压为0时， Q1 eb 极的电压为0.7V,同样 ec 极电压也为0.7V，而9012的管子在完全饱合的 情况下 ec 极电压应为0.2V 。很显然该管工作在非完全饱合状态；继电器上最大限度也只能 获得11.3V 的电压。
要想管子完全饱合，基极电流要足够大，那么基极需要电压为-0.7V 以下。
电路二：好
再来看看该电路
当控制端电压为0时，Q1基极电压为（12-0.7=11.3V）,改变 R1的大小便可改变基极电流，当 基极电流足够大时， 三极管饱合。
为了验证以上的分析，我们搭了一个电路，R1取4.7K，此时基极电流为2.4ma，测得 Q1 ec 电压为0.2V,继电器两端电压为11.8V。
注意：R1的取值 不能太小，要保证基极电流在安全范围，也不能太大，要保证三极管能完全饱合，这个可以通过电压和电阻算出来。
第一种电路能工作，那是因为继电器有较宽的电压范围，有时它欠电压也能勉强工作，但状 况是不稳定的，因此我们在设计时不建议采用这种方式。
正确的电路应该是电路二，正确的连接方式，大小合适的基极电阻才能保证设计的合理和稳 定性。
最后注明一下，本次实验采用的12V 继电器，因此该电路的控制极不能直接用单片机 IO 口 驱动，否则会关不断。若选用5V 继电器则可以，原理同上一样。
24V 继电器的驱动电路
说明：
VCC 是5V。
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。
基极和发射极的电阻的作用是：在没有正向偏置电压的情况下，保证基极的电压为零，防止 三极管的受外部的干扰而误导通，其实就是为了保证可靠性。 具体的阻值的大小倒不绝对，10K、100K 都可以的，只是起到下拉的作用，电流非常很小 的。
此继电器驱动电路已经验证通过，开 和 关 状态良好，实际应用中最好把5V、24V 两组直 流电源的地分开，再配合光藕实现真正的隔离效果。 但由于项目要求，继电器的切换速度跟不上，已经取消次此切换方案。 此驱动大家可以参考下用在实际的设计中。
继电器电路小改进
继电器常安装在电器设备的内部，其工作状态不直观，笔者将其作如下图改进。在线圈两端 接发光二极管 VD1，当控制电压为正时，三极管导通，继电器 J 吸合，同时发光二极管被 点亮，表明继电器线圈已加上电源。发光二极管可装在外壳显眼之处。
继电器的正确使用
1、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。 2、触点负载的选择
触点负载是指触点的承受能力。继电器的触点在转换时可承受一定的电压和电流。所以在使 用继电器时，应考虑加在触点上的电压和通过触点的电流不能超过该继电器的触点负载能
力。例如，有一继电器的触点负载为28V(DC)×10A，表明该继电器触点只能工作在直流电 压为28V 的电路上，触点电流为10A，超过28V 或10A，会影响继电器正常使用，甚至烧毁 触点。
3、继电器线圈电源的选择
这是指继电器线圈使用的是直流电(DC)还是交流电(AC)。通常，初学者在进行电子制作活 动中，都是采用电子线路，而电子线路往往采用直流电源供电，所以必须是采用线圈是直流 电压的继电器。
2. 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：
2.1工作原理简介
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。 PNP 晶体管驱动电路目前没有采用，因此在这里不作介绍。
2.1 电路中各元器件的作用：
晶体管 T1可视为控制开关，一般选取 VCBO≈VCEO≥24V，放大倍数β一般选择在120～240 之间。。电阻 R1主要起限流作用，降低晶体管 T1功耗，阻值为2 KΩ。电阻 R2使晶体管 T1 可靠截止，阻值为5.1KΩ。二极管 D1反向续流，抑制浪涌，一般选1N4148即可
12v 继电器驱动电路
工
OV H!
Z
fl f工 m
＋！
气乱
l
【模块电路】继电器驱动应用
二、实验原理
什么是继电器呢？这个东西很常见，在电子设备以及电力系统中的应用都很广泛，简单的来就是一种用小 电流来控制大电流的开关。小电流通过线圈，产生磁场，这个磁场使得控制大电流的开关吸合。从而使得 人们能够安全的超控大电流大电压设备。 继电器原理
继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统和被控制系统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。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）吸合。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”。 继电器的选择 先了解必要的条件：
①控制电路的电源电压，能提供的最大电流； ②被控制电路中的电压和电流；
③被控电路需要几组、什么形式的触点。 选用继电器时，一般控制电路的电源电压可作为选用的依据。控制电路应能给继电器提供足够的工作电流， 否则继电器吸合是不稳定的。 查阅有关资料确定使用条件后，可查找相关资料，找出需要的继电器的型号和规格号。若手头已有继电器， 可依据资料核对是否可以利用。最后考虑尺寸是否合适。
来源：http://www.picavr.com/news/2008-05/5321.htm 继电器驱动
1、晶体管驱动
2、集成电路 ULN2003驱动
来源：http://www.symcukf.com/ 3、光耦驱动
图片来源：
三、实验步骤
端，常开，常闭端的脚位分布，不接电测出控制端直流阻抗。 3、进行晶体管驱动，T1 选择三极管 9013 或 8050，如下图连接：VCC 根据继电器供电电压 定，比如 5V 继电器，就用 5V 供电。 把图中的频率 20hz 改为 1hz，可以防止继电器动作 太频繁。
图3-1
现象：可以听到继电器动作声音。
4、利用 PNP 管9012按如下两图连接，看是否能驱动得了继电器？
图4-1
图4-2
5、思考如何用光耦驱动，设计出驱动电路，根据所设计的驱动电路领取光耦进行实验。（选做题）
测试如下驱动电路：
图5-1
图5-2
图5-3
图5-4