继电器和晶体管的内部工作原理

步骤1：什么是继电器

对于初学者来说，继电器可以对于我来说，这是一个非常困难的应用程序，对我来说，我花了3-4天的时间研究继电器的工作原理，并做出了简单的解释，最近又发现一个笨拙的菜鸟要求我做出解释，不能理解。

简单来说，继电器是一种使用电磁体将两个连接机械地拉在一起以完成电路的设备，就像您的手指将拨动开关中的两个触点机械地推在一起的方式一样。

继电器用于小型低功率设备或电源需要接通大得多的设备或电源时，该设备通常与信号电源完全隔离，或者电压比信号所能提供的电压高得多。

但是通常不这样做足以帮助某人真正掌握这些神秘盒子如何工作的想法。

转到下一步更好的解释以及Flash动画，向您展示它们的工作原理。

步骤2：继电器内部发生什么情况？

典型的继电器通常具有5个引脚

这些被称为输入1，输入2，COM，N/O，N/C

这里是对它们的含义和作用的更好描述，记住信号意味着电源已打开继电器：

输入1：通常是继电器的正极，信号的+位置在此，它位于电磁线圈的顶部，拉动触针

输入2：信号的负向位置，它位于线圈的底部或顶部（线圈绕组的末端），尽管在大多数继电器中，这无关紧要，因为电磁体只是将金属拉向线圈的中心磁铁。输入2应该总是被认为是负的，因为某些继电器只能以一种方式工作，但这取决于您

COM：这是公共接地的简称，在大多数情况下，您将要切换的电源的负连接在一起为此。如果您的应用程序使用相同的电源，则可以将输入2和COM连接在一起。 COM是中间端子，连接到电源关闭时被拉到N/C的引脚上。

N/C：常闭的缩写，当没有电源时，该端子不连接到COM信号，但是当有信号时，继电器内部的引脚将被下拉直到接触N/C，这将其连接到COM

N/O：NormallyOpen的缩写，使用一个小弹簧来当磁铁关闭时，使其始终接触COM。在大多数情况下，N/O用于打开待机灯，因为它在没有电源时会打开。

Contact：不是端子，而是用于将COM与N/相连的引脚。 O或N/C。它通常涂有金或钒/铂金，以使其不再焊接在N/O或N/C上。

如果您有继电器和9v电池，请尝试将+和-引脚连接在一起，您应该会听到一声小声，这是击中联系人的图钉。当您关闭电源时，您会听到另一声安静的喀哒声，这是将插针拉回NC的。

如果这仍然使您感到困惑，我可以用伪术语解释一下，大多数程序员都会得到它。

如果input =接通（通过线圈的功率）

COM + N/C

否则/否则（无功率）

COM + N/O

如果仍然不知道，此闪灯循环应说明更好。 “ 480” id =“ test1” width =“ 640”》

《嵌入高度=“ 480” name =“ test1” pluginspage =“ http://www.adobe.com/go/getflashplayer” src =“ https ：//www.instructables.com/files/orig/F06/V1PU/H5E7EGPQ/F06V1PUH5E7EGPQ.swf“ type =” application/x-shockwave-flash“ width =” 640“》

显然，您可以看到，当电磁体打开时，磁体将销向常开触点拉，而在断开时，弹簧将销向常闭触点拉。

下一步动画，但是这是交互式的，您只需按一下按钮就可以打开电路，连12yo也应该理解（在没有先验知识的12yo上进行测试，并解释了电磁体的功能）。

它还显示了

步骤3：使用继电器

如前所述，使用继电器是为了使小型低功率组件和设备能够打开更大，更耗电的设备。

大多数人都可以亲眼看到的最常见的例子是在汽车上。

如果您曾经想知道为什么当指示灯亮时您的汽车会发出咔嗒声，因为继电器是通过小型计时器芯片来打开和关闭的。我不知道确切是哪种类型，但是它可能是555计时器。

555计时器用于创建任意长度的任意长度的脉冲（只需打开和关闭），但是，如果出现这种情况，它将很快消耗掉从中提取了超过200ma的电流。

如果我们尝试使用555定时器为指示灯供电，那么您将看不到任何东西，因为它无法提供足够的功率来使灯实际完成某项工作，即使在大约700ma时，它也会在大约5-10秒后烧毁芯片。

现在，如果我们仅使用555定时器来打开继电器，然后将指示灯与电池连接，可能会画出50ma的电流，这是芯片可以承受的安全负载，而高达5A的电流可能会从电池流过继电器，从而为灯供电。（通常，为555供电时，请勿使用超过100mA的电流）任何类型的线圈，包括继电器）

如果您有一辆昂贵的新车，则您可能不会听到这种咔嗒声，因为无论是制造商还是我们

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此交互式动画向您展示了一个非常简单的场景，其中N/O和N/C用来根据继电器是否通电来打开红色或绿色光源。

按灰色开关打开继电器，然后松开以关闭，或按住保持开启状态。

由于Flash检测鼠标点击的方式，您可以欺骗开关以使其仍在被按下ed，如果按住鼠标并将其移离按钮，如果将继电器锁定为“ ON”，则只需单击该开关，它将再次正常工作。

显然，这在现实生活中不会发生。它只是代码中的错误。

步骤4：什么是晶体管

晶体管是其中之一虽然几乎一开始就很难掌握，但晶体管实际上非常简单且易于与继电器建立联系。晶体管具有3个引脚，分别是基极，发射极和集电极，并插入两种类型。 PNP和NPN。由于两者的工作原理相同，但PNP的极性相反，因此使用起来比NPN有点棘手。这个Instructable大约是NPN晶体管。晶体管的工作方式与继电器非常相似。当电源通过两个引脚时，允许其他两个引脚供电。在这种情况下，尽管发射极被共用为负。晶体管有时像继电器一样使用，从低信号接通较大的电源，但是与继电器不同，接通时间被认为是同时或瞬时的。 ，这就是为什么它可以用于驱动需要高频而扬声器无法使用的扬声器的原因，因为状态切换需要一定的时间。大多数通用晶体管可以每秒超过一百万个开关的速度运行。晶体管还具有非常小的优点，这意味着它们可以在使用继电器的地方使用，这是不可能的或不切实际的。但是，晶体管容易受到磁场，静电和热量的破坏，这意味着它们在可以使用的地方受到限制。

步骤5：晶体管的工作原理

晶体管的工作原理是根据流过基极到发射极的电流量来改变其在集电极（功率输入）和发射极（功率输出）之间的电阻。

不幸的是，所有晶体管的基极集电极和发射极引脚在不同的位置，因晶体管而异，这就是为什么您永远找不到适用于所有晶体管的晶体管引脚分配图的原因，这就是为什么您不应该收听的原因与继电器不同的是，晶体管可以按特定的数量打开，该数量与流经基极的电流成正比。该比例就是增益。例如，如果晶体管增益为100，那么每流过基极的电流为1ma，通过集电极流到发射极，从技术上讲，这是放大效应。但是，这样做时，晶体管往往会变得很热，当它们完全导通或完全截止时，它们的工作状态最佳。

所有晶体管在输入开始对电流增益没有影响之前具有最大输入，并且最终，如果它变得太高，电流将全部停止，这仅在基极上的电压太接近或与集电极上的电压相同时发生。

当我们谈论使用晶体管作为开/关时开关，我们通常会在电流会饱和或完全接通晶体管的电流下工作，这是我在本指南中将重点介绍的内容。这里是一个动画，向您展示晶体管的工作原理。在动画中，箭头代表水的流动，并表明较小的水源使较大的水源能够流动。当然，这当然也要表示电流，但是更容易将其视为水。

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从此示例可以很容易地理解为什么基数必须始终小于收集器。

如果基极等于或大于集热器上的电压，则假设的基极水流量将占用整个管道，由于没有空间，它本身将阻塞集热器电流。

步骤6：如何使用晶体管

晶体管的最常见用途是用作开关，

当电流从基极流向发射极时，集电极和发射极之间的电阻会在有电流流过时下降。

在简单的开/关中用于LED的开关，其中信号来自信号芯片，它的工作方式类似于动画。

当信号通过基极时，它同时允许电流流过发射极，这是因为电阻降低了。

在基极和信号之间，有一个低值电阻器，以确保基极电压不比集电极电压正。

如果它（有电流），则电阻下降并导通LED。

在这种情况下，为了更现实地解决实际问题，我们以一定频率并行打开多个LED，如果直接从芯片上给LED供电，则555会尝试这样做。

第7步：注意事项

继电器具有各种规格。不幸的是，为处理高电流和/或高电压而设计的继电器也具有更大的线圈，因为它们有望在开关时使用的相同电流和电压下使用，这意味着它们不会短路电流并从可能切换的30A电流中汲取10A电流，这会使线圈熔化。

这意味着更大的线圈，因此需要更多的功率

这意味着您不太可能会找到类似的东西一个12v继电器，能够切换30A，仅需1mA即可切换。

仅使用继电器，但使用继电器驱动器，可以更改信号以切换需要100ma的继电器（仍然不建议使用555） ，以接通1uA（微安）。晶体管也有许多不同的形状和尺寸，结果，针1、2和3的针脚分配通常会不同。使用晶体管时，请始终检查数据表以查看哪个引脚。

由于无知，许多初学者在其电路和项目中都将继电器用作其电子开关。将需要$ 5-15的费用，许多年轻人会认为这是相当的分配。

在大多数情况下，当前的开关可能只有几毫安，但通常只有几毫安。一个安培的人们并没有意识到，一个小的晶体管可以轻松地承受高达50v的1安培负载，而该继电器限制在28v左右，但可以承受高达10A的电流甚至不接近所使用的继电器。在这些规格下，继电器的价格至少为5-10美元左右，而50v 1A晶体管，甚至是我可能没有加的功率晶体管，也没有散热器。或其他任何方式的费用约为0.25美元。在这些规格下，继电器在12v开启时可能需要100-1000mA的电流。在9v时，可能需要加倍的电流。

晶体管在3-5v时可能需要几毫安。

取决于接通晶体管所需的电压以及晶体管的电压开关，您甚至可能不需要外部电阻来降低基极电压。

步骤8：注释2

您可能想知道是功率晶体管，普通晶体管和mosfet之间的区别。好吧，功率晶体管很简单，只是可以处理更多功率的晶体管而得名。通常，由于使用时温度过高，它们还会附有散热器。普通晶体管的典型范围是0-150v @ 0-2A，功率晶体管的范围更高。尽管如此，MOSFET实际上在工作方式上完全不同。但这可以达到相同的结果。MOSFET也被认为是功率晶体管，但是它们可以承受更高的电压，这实际上是其主要用途。高压功率晶体管。然而，MOSFET的状态取决于其状态，是无穷大或绝对零电阻，这意味着它们可以在高电压下安全地运行，而热量散发很少。 MOSFET像晶体管一样，也可以具有可变的输出，但是取决于电压而不是电流。

大多数具有较高值的晶体管也可以较高的速率进行开关。但是，即使是最低值的MOSFET，也可以处理相当高的频率，这仅仅是因为它们的工作方式。

如果它们可以处理负载，则可以互换。如果功率晶体管可以处理MOSFET的负载，则有可能被替代使用，反之亦然。

步骤9：注释3：查找和抢救继电器和晶体管

如果像我一样，您宁愿翻开旧的电视或玩具车是为您的电子零件而不是付费的，这里是寻找报废继电器和晶体管的地方

继电器：如前所述，继电器可以在汽车中找到，但这些继电器通常是非常重型的继电器，能够可以处理超过100A的电流，因此需要2A左右的开关。

更通用的继电器可以在微波炉板，空调（室内机），大型但便宜/简单的RC玩具，车库门开启器，电视（大型LCD通常比CRT大），并且通常会在打开或关闭时产生咔嗒声。

令人惊讶的是，微波炉内部通常有2个或3个继电器，通常是不同类型的继电器，例如单掷单刀（ SPST），双刀单掷（DPST）和双刀双掷（DPDT）

在每一个上，都有一个单线圈，但是e是不同数量的触点。

当提及“ Pole”时，是指连接到会改变位置的引脚的端子，也就是COM。当提及“ Throw”时，它是指引脚可以驻留的位置数量。单掷开关不会具有N/O或N/C，具体取决于类型。

SPST是控制板上最常见的。

晶体管：晶体管可以大多数电子设备都以表面安装或常规安装的形式出现。

您要避免使用表面安装芯片，因为它们需要特殊的烤箱和焊接技术来安装。

避免使用的地方是新的紧凑型计算机，汽车FM收音机和CD播放器以及大多数高科技设备。

寻找大量可移动晶体管的地方是RC玩具接收器（大多数情况下都有很多这两种类型的中型晶体管），旧计算机和数据处理设备，例如游戏机，电子产品和项目，简单的儿童玩具，微波炉，电视，但在大多数一次性相机中，尤其是大型的（任何种类的）（也是大型电容器的来源），许多简单的输出设备，任何无线电接收器（避免使用发射器）和大型便携式音响系统（磁带播放器的收音机，CD播放器等）。

，连接到变压器，您通常会发现一个小的PNP晶体管，可能标记为d2470或类似的东西。尽管外观，但它可以承受巨大的负载，在-40V时为-8A（在-40V时为8A）及其规格表甚至说可以驱动电动机（适用于PWM速度控制器），但需要连接到PNP的布线不同，据我所知，通常极性会相反。

如果您只对功率晶体管或MOSFET，但对于您的高压项目，我建议您使用大型扬声器和重低音扬声器，速度控制器（MOSFET的最常用），调光器，音量控制等，直流逆变器，任何会散发出比其吸收更大电压的东西（适用电池直流设备），计算机电源（警告，里面的电容器会杀死），RC玩具车（通常是带有大散热片的玩具），微波炉板，有时是电视，Jacobs梯子套件，点火线圈驱动器（某些高科技汽车不再使用手动分配器）和脉冲宽度调制设备（提供可变的输出，例如热量，光，音频音量），以及一些激光/频闪驱动器。

责任编辑：wv