在本文中,我们将全面研究一个晶体管继电器驱动电路,并学习如何通过公式计算参数来设计其配置。
继电器的重要性
继电器是电子电路中最重要的元件之一。特别是在涉及大功率传输或市电交流负载切换的电路中,继电器在实现操作中起主要作用。
在这里,我们将学习如何正确地使用晶体管操作继电器,并将该设计应用于电子系统,以开关连接负载而没有问题。
有关继电器如何工作的深入研究请阅读这篇文章
我们都知道,继电器是一种机电装置,它以开关的形式使用。
它负责切换连接到其触点的外部负载,以响应通过相关线圈施加的相对较小的电力。
基本上线圈是绕在一个铁芯上,当一个小的直流应用到线圈上,它激励和行为像一个电磁铁。
弹簧加载接触机构放置在一个接近线圈立即响应,并被吸引到通电线圈的电磁铁力。在这个过程中,接触将它的一对连接在一起,并断开与它相关的互补对。
反之,当直流电流被切断到线圈上,触点回到原来的位置,连接上一组互补的触点,这个循环可以重复尽可能多的次数。
电子电路通常需要一个使用晶体管电路级的继电器驱动器,以便将低功率直流开关输出转换为高功率市电交流开关输出。
然而,来自集成电路级或低电流晶体管级的电子器件的低电平信号可能很难直接驱动继电器。因为,继电器需要相对较高的电流,而通常IC源或低电流晶体管级无法提供这种电流。
为了克服上述问题,继电器控制阶段成为必要的所有电子电路需要这一服务。
继电器驱动器只是一个附加的晶体管级,与需要操作的继电器相连。晶体管通常且仅用于响应从前一控制级接收的命令来操作继电器。
线路图
参考上面的电路图,我们看到的配置只涉及一个晶体管,一个基电阻和继电器与反激二极管。
然而,在设计可用于所需功能之前,有几个复杂的问题需要解决:
由于到晶体管的基极驱动电压是控制继电器操作的主要来源,因此需要完美地计算出最佳结果。
基本电阻值id直接正比于当前整个收集器/发射极晶体管的领导或换句话说,继电器线圈电流,晶体管的集电极负载,变得的主要因素之一,直接影响晶体管的基本电阻的值。
计算公式
计算晶体管基电阻的基本公式为:
R = (Us - 0.6)hFE /继电器线圈电流,
- 式中R =晶体管的基极电阻,
- Us =源电压或基电阻的触发电压,
- hFE =晶体管正向电流增益,
最后一个表达式,即“继电器电流”,可以通过解欧姆定律得到:
I = Us/R,其中I是所需的继电器电流,Us是继电器的供电电压。
实际应用
使用万用表可以轻松识别继电器线圈电阻。
Us也是一个已知参数。
假设电源Us=12 V,线圈电阻为400欧姆,则
继电器电流I = 12/400 = 0.03或30 mA。
此外,任何标准的低信号晶体管的Hfe都可以假定为150左右。
把上面的值应用到实际的方程中,
R = (Ub - 0.6) × Hfe ÷继电器电流
R=(12-0.6)150/0.03
= 57000欧姆或57k,最接近的值为56k。
通过继电器线圈连接的二极管虽然与上述计算没有关系,但仍然不能忽略。
二极管确保从继电器线圈产生的反向电动势通过它短路,而不是倾销到晶体管。没有这个二极管,反电动势将试图找到一个路径通过晶体管的集电极发射器,并在过程中损坏晶体管永久,在几秒钟内。
使用PNP BJT的继电器驱动电路
当一个晶体管连接到一个共同的发射极配置时,它作为一个开关工作得最好,这意味着BJT的发射极必须总是直接与“接地”线相连。这里的“接地”指的是NPN的负线和PNP BJT的正线。
如果电路中使用了NPN,负载必须与集电极连接,集电极将通过开关其负向线ON/OFF来实现ON/OFF开关。这已经在上面的讨论中解释过了。
如果你想开关正极线ON/OFF,在这种情况下,你将不得不使用PNP BJT驱动继电器。在这里,继电器可以通过电源的负极线和PNP的集电极连接。具体配置请参见下图。
但是,PNP需要在其基础上使用负触发器进行触发,因此,如果您希望使用正触发器实施系统,则您可能必须使用NPN和PNP BJT的组合,如下图所示:
如果您对上述概念有任何具体的疑问,请随时通过评论表达出来,以便得到快速的答复。
节电继电器驱动器
通常,操作继电器的电源电压的尺寸是为了确保继电器是最佳的拉入。然而,所需的保持电压通常要低得多。
这通常还不到拉入电压的一半。因此,大多数继电器可以没有问题的工作,即使在这个降低的电压,但只有当它确保在初始激活电压足够高的拉入。
下面给出的电路对于额定工作电压为100毫安或更低、电源电压低于25伏特的继电器来说是理想的。通过使用该电路可以保证两个优点:首先,继电器功能使用了相当低的电流;在低于额定电源电压50%的情况下,电流降低到继电器实际额定电流的1/4左右!其次,可以在较低的供电范围内使用较高额定电压的继电器。(例如一个9v继电器,需要从一个TTL电源5v操作)。
可以看到,电路连接到能够完美地保持继电器的电源电压上。在S1打开的时候,C1通过R2充电到电源电压。R1连接到+端子,T1保持OFF状态。当S1被压下时,T1底座通过R1接通电源,使其接通并驱动继电器。
C1的正极通过开关S1与公地相连。考虑到这个电容器最初是被充电到电源电压,它的终端在这一点变成负的。因此,继电器线圈两端的电压达到了电源电压的两倍,这就拉动了继电器。开关S1当然可以用任何通用晶体管来代替,这种晶体管可以根据需要开关。
希姆兰说
先生,您能告诉我二极管在节电继电器驱动电路中的用途吗?
Swagatam说
二极管和电容器有助于形成倍压电路。
伦纳德·巴克说
两个想法。首先,我看到没有退回二极管,以保护晶体管时,开关打开。
第二,假设在较低的电压下运行继电器是可以的。首先,一个典型的12伏继电器通常在6-7伏左右拉入,在3-4伏时退出。因此,使用5伏特不允许发生的变化与广泛的温度变化。你也应该意识到
继电器触点的电流承载能力受到将它们压在一起的力的影响
这个案子正在大幅减少。如果开关电流为毫安或更小,并且取决于触点材料,随着时间的推移和环境的变化,你可能会失去触点。更好的选择是使用磁保持继电器。当驱动螺线管时,你的方法会很好。
Swagatam说
谢谢你有用的反馈!
Muazzam说
你好,先生,我试着用相同的参数模拟电源保护继电器驱动电路,但似乎不工作。继电器不转,请问有什么问题吗?
Swagatam说
你好,Muzzam,这条线路只有几个部件,所以把它建在实际中并检查它的性能是一个更好的主意。
Muazzam说
谢谢你的快速回复。我刚接触电子学。我有几个问题,如果你能回答我将非常感激。
1)你有没有自己建造这个电源保护继电器,它工作了吗?(我不是有意无礼)。
2)你是否对如图所示的组件使用了相同的值。
所用的晶体管叫什么名字?
电池上的(+)表示什么,底部的o表示什么,我必须保持它打开?
Swagatam说
我没有建立它实际,但它是从一个顶级的电子杂志,所以它肯定会工作
muazzam说
好的,先生,您能告诉我那本杂志的名字吗?
Muazzam说
而且,我也可以张贴我的模拟的图片,以便你可以检查哪里我可能犯了错误
Swagatam说
抱歉,我不使用模拟器,我总是相信实际构建和测试
阿奴说
好
奥萨马塔里克说
你好,
请告诉我,在一个使用npn和pnp晶体管操作继电器的例子中,你是如何计算68K电阻的。
Swagatam说
我没有计算它,是随机选择的。要计算它,你可以使用与继电器线圈相同的公式,但在这种情况下,负载是两个1k电阻在NPN的集电极。然而,在公式中,您可以忽略上面的1K,只考虑通过下面的1K的电流。
罗萨里奥说
早上好,先生。你说“如果你想打开/关闭正极线…”,我为什么要使用正极线?谢谢
Swagatam说
如果你有一个PNP晶体管,想用它做一个继电器驱动器....然后…
罗萨里奥说
显而易见的。对不起。谢谢
Swagatam说
没问题!
罗恩说
在晶体管驱动器描述中//www.addme-blog.com/how-to-make-relay-driver-stage-in/
我不清楚您是如何在带有12v电源和负触发器的基本PNP继电器驱动电路中导出10K欧姆的基本电阻器的。你能详细说明一下这个公式吗?
谢谢
Swagatam说
对于400欧姆继电器,使用该公式同样会为PNP驱动器提供56k值,然而,根据我的实际经验,我发现10k通常工作良好,在BJT上没有任何损耗,并且继电器触点具有强大的驱动器。
罗恩说
好的,我想用这个来驱动一个24v电源的电磁阀,使用一个开关地触发器,例子中的10K让我很困惑…谢谢你的快速回答:)
Swagatam说
不客气!
Eshkariel说
假设我有一个12v继电器400欧姆
BC547
触发电压=5v(来自arduino uno)
我如何确定hfe?
谢谢你的反馈。
Swagatam说
hFE可由晶体管的数据表确定
Eshkariel说
我的意思是它的最小值是110,最大值是800…我该选哪个?
Swagatam说
你可以取任何中间值,300到500
菲利普说
嗨,Swagatam,我有个问题。我计划使用433MHz Tx Rx对(单通道)来激活一个12v继电器,这将需要一个继电器驱动器,就像你上面的例子。对于简单的BC557电路,我已经计算出理论电阻值为41K,所以我希望使用47K。然而,Rx将产生一个高输出,这将需要使用BC557和BC547的2级示例,我对如何计算3个电阻器值感到困惑,你能帮忙吗?
Swagatam说
Hi Philip,低直流电路的电阻值从来都不是关键的,因为晶体管对DCs有很宽的公差范围。如果公式给出41k电阻器,那么你必须使用一个较低值的电阻作为继电器驱动晶体管的基极,可能是一个33k就可以了。
这33 K现在将成为BC557的集电极电阻,因此您可以应用相同的公式和原理来计算BC557基极电阻……然而,这也不是关键,您也可以简单地为BC557基极分配另一个33 K电阻。
菲利普说
非常感谢您的快速回复和建议。我只是在等零部件送到,我会试试看。
Swagatam说
没问题!
埃迪斯说
你好:
谢谢你的分享。到目前为止,你的帖子非常有用。但是现在我有这个需要:我有一个分流器,它提供50到200mV之间,我需要开关继电器(12v)电压出现在分流器和关闭大约15/20秒后,它感觉没有电压。我想用741,但我知道几个晶体管就能完成。
有什么电路我可以重新组装完成这个任务吗?
谢谢你的帮助。
艾德。
Swagatam说
我很高兴我的帖子对你有帮助!
你可以从下面的帖子中尝试当前限制器的NPN版本
//www.addme-blog.com/simple-current-sensor-circuit-modules/
你可以把一个继电器和晶体管的集电极以及一个自由旋转二极管连接起来。
然而,由于晶体管的较低增益,0.2V可能不足以触发晶体管。因此,为了增加晶体管的增益,请通过添加另一个BC547将BC547升级为达林顿晶体管。
埃迪斯说
谢谢你的帮助。
拉吉说
嗨Swagatam,
我有一个不同的配置电路,需要对继电器进行电阻计算。
我对电子学一窍不通。
我可以通过邮件和你谈谈吗?
我可以通过它把图表发给你。
亲切的问候
Swagatam说
嗨拉吉,
你可以上传它到任何免费的图像托管方,如此https://imgbb.com/并通过评论提供链接,我会试着为你解决它。
拉吉说
嗨Swagatam
https://ibb.co/C040fFG
以上,如何计算继电器驱动电阻的阶跃公式?
我如何在切换中加入延迟?
Swagatam说
Hi Raj,这个设计不需要计算继电器线圈,因为电源是低电流,所以继电器电路不需要改变。
拉吉说
嗨Swagatam,
我如何放置有延迟的电容器?
Swagatam说
您可以将一个电容与一个1N4148二极管串联在VT1的基极和地之间。二极管阴极到基极,阳极到电容正,电容到地负。也把100K并联电容器引线。电容的值将取决于所需的延迟。
拉吉说
谢谢你Swagatam,
我会试试的
拉吉说
嗨Swagatam
https://pdfhost.io/v/5VjsoTEBm_AV_soft_startpdf.pdf
以上,请如何计算继电器驱动电阻?
谢谢你!
Swagatam说
你好Raj,对于这个图表,公式与上面文章中解释的一样。
拉吉说
要改变哪个电阻器?
R5还是R6 ?
Swagatam说
不要改变R6, R5,让它们保持原样。
相反,将另一个电阻串联到晶体管基座上。可以使用上面解释的相同公式来计算该值。
对于Ub或电源使用6V,如果输入是9V。
这个6V是由晶体管底部的R5/R6网络产生的。
拉吉说
嗨Swagatam,
请查看链接https://ibb.co/jw3CnCx
对不起,打扰你了。我已经决定在我的最后一个项目中使用这个电路
因为它是为了音频目的。我需要的是断电后立即关闭继电器。
我已经尝试实现你对R1和R2值的计算。
但是我不能得到它。整流后使用直流28V调幅。
你能告诉我怎么计算吗?我只是想知道他们是怎么
获得40Vdc的电阻值等等。
非常感谢
Swagatam说
Hi Raj,电源电压应该理想地与继电器线圈额定电压相同,否则继电器可能会通过轻微的加热消耗额外的电压。由于Q4的底座是用12V齐纳钳住的,R1可以按照以下方式计算
R1 = (12 - 0.7) x 200 /继电器线圈电流
虽然R2不是临界的,但它可以用欧姆定律计算出来
R2 =(28 - 24) /继电器线圈电流
拉吉说
嗨Swagatam
线圈是24/650 = 0.037A
R1,
(12-0.7)200 /0.037 = 61k
但在餐桌上是2k7为22vdc。你能纠正我吗?
对于R2,例
40-24/0.037 r = 432
表中所示为470R。好的,这是最接近的数字。
Swagatam说
Hi Raj,正如我在文章中提到的,电阻器的值不是关键的。低电阻将导致继电器保持更强,高电阻将导致更低的力。但是2.7K是非常低的,是不正确的值。这可能导致晶体管和R2耗散一些热量和浪费功率。
计算值为准确值,但要求输入电源不低于24V,继电器电阻不高于650欧姆
10K将是相当好的,并将允许继电器工作强烈,即使输入电源低于24V,或线圈电阻高于700欧姆,并保持晶体管和R2凉爽
鉴于Machangu说
你好,先生,谢谢你的项目。我有一个类似的,需要你的帮助。我想设计一个使用BC547 npn晶体管,NTC热敏电阻和继电器的培养箱电路。我的问题是如何得到电阻的值偏置我的晶体管和控制温度在37°C。请帮忙计算一下。
Swagatam说
您好,请告诉我如何配置晶体管、NTC和继电器?并告知有关NTC值的信息。
鉴于Machangu说
晶体管配置为公共发射极配置,并使用分压器进行偏置,分压器由NTC热敏电阻器和可变电阻器组成。还有一个基极电阻器。集电极上连接一个继电器和一个飞轮二极管。Vcc=12VDc。我想将温度控制在37°C,在此温度下,我的NTC热敏电阻电阻将接近6K。请帮助计算电阻值
Swagatam说
电路是非常初级和粗糙的,所以不能期望准确的结果。如果继电器线圈是400欧姆,你可以使用一个1K电阻的晶体管底座,假设预设是在地侧,保持其滑块在地水平。然后对NTC施加37c,并调整预设,使继电器只是跳闸。
添加100uF电容与继电器线圈并联
Viswanathan Ramakrishnan说
亲爱的斯里兰卡。Swagatam Majumdar,
在很长一段时间后,我张贴这个疑问给你。我对你的要求是,我如何能在这个电路中合并一个单晶体管和光电二极管,以便我可以作为一个远程继电器电路操作。你关于“如何设计继电器激励电路”的讲解让我大开眼界。谢谢你的发帖。请回复这个问题。
Swagatam说
谢谢Vishwanathan,你可以试试下面文章中的第一个电路:
//www.addme-blog.com/tv-remote-control-tester-circuits/
只需将LED/电阻器更换为继电器线圈,并在继电器线圈两端添加一个二极管,二极管的阴极连接到晶体管集电极。
一个晶体管可能不能有效工作,除非晶体管是达林顿型。
Rajratanwankhade说
先生您好,是否需要有继电器操作的电路?我有一个继电器的触发电压是12v,请帮我一下。
谢谢你
Swagatam说
你好,Rajratan,如果你想通过一些外部触发操作继电器,那么你将需要在上述文章中解释的晶体管继电器电路。如果你只想测试继电器或想操作它没有外部触发器,那么你可以直接加入继电器与可用的直流电源。
ketan说
Ketan Dhruv
亲爱的先生,
对于相同系列但不同功能的数字IC匹配,我应该考虑哪些参数?
赃物说
科坦,抱歉我听不懂你的问题。
ketan说
你好先生,
我是科坦,我的问题是:
我想在我的不同项目中使用4013B和74f74,作为继电器驱动电路的触发器,所以我应该考虑d触发器ic的哪些参数?用于计算集成电路的输出电流,以能够改变驱动晶体管的状态切换为开关?
赃物说
你好,Ketan,上面的文章已经解释了这些计算,您可以在下面的示例应用程序中应用它们
//www.addme-blog.com/make-this-easiest-flip-flop-circuit/
//www.addme-blog.com/build-these-simple-flip-flop-circuits/
哈米德·侯赛因说
先生谢谢你的解释,如果晶体管基极连接到第一层次基本电阻会发生什么和有什么晶体管驱动提高当前应该选择晶体管的主要担忧是什么如果我有一个要求是30至100 ma在晶体管的集电极要点是什么我应该指出在数据表and I have used a1015 PNP in the circuit but in the tsop 1738 its not working but bc557 a same PNP transistor is driving the led whats the reasonss
赃物说
Hi Hamid,你可以通过近似判断电路中的电阻器值来连接,除非电阻器的值与其他尺寸有关,否则不是很关键。
在继电器电路中,我通常使用10K电阻作为所有继电器的晶体管基电阻,其线圈电阻在200欧姆和400欧姆之间。如果你计算一个400欧姆继电器负载的晶体管基电阻,你会发现它是56K,但我使用10k,这没有任何区别,期望一些mA更多的损耗或损耗的晶体管和继电器。
选择晶体管也不是那么重要,在50mA以下你可以使用BC547,在100mA以上你可以选择2N2222。
你必须从数据表中基本上考虑晶体管的集电极/发射极电压和额定电流
斯Kp说
您好,上述公式是否适用于BC557B和S8550等PNP?
因为当我对hFE=250的BC557B实施上述公式时,我得到的结果是95000 (95K)。如果公式不适用于PNP意味着如何计算PNP的基电阻值?
请帮助。
Swagatam说
你好,以上公式适用于NPN和PNP。为了得到正确的基电阻值,必须正确估计负载电流。如果您正确地计算了所有内容并得到了95K,那么它可能就是正确的值
斯Kp说
你好,如果我需要用单晶体管的两个继电器,我可以把上面公式中的400换成800吗?所以最后我想用110K电阻对BC547?如果我错了请纠正我。
谢谢
Swagatam说
嗨,因为两个继电器是并联的,所以结果是200欧姆而不是800欧姆。
所以请在公式中使用200。
法哈德·阿尔沙拉里说
你好,先生。
请问在这个电路中,我应该用哪个继电器把温度调到45到50度之间?
我应该调整哪些组件。
如果你给我正确的价值观,我会非常感激。
Swagatam说
你好,法赫德,你指的是哪条线路?
继电器不能负责控制温度,它只会开关负载ON/OFF....实际控制将由传感器和连接电路来完成,电路将根据温度水平开关继电器ON/OFF。
SivaraJ P说
亲爱的先生,我需要一个干燥器电路为我开放运行,如果水下降submesible附近撞电路将旅行电机如果我们想运行电机我们需要手动释放继电器旅行和继电器运行通过起动器上没有电压线圈以及集成电路的电路不会使用,请帮助我,
Swagatam说
亲爱的Sivaraj,我有一个相关的电路贴在这里,看看是否有帮助:
//www.addme-blog.com/2013/07/underground-water-pump-motor-dry-run.html
斯Kp说
嗨,启动一个正常的12伏继电器所需的最小电压是多少?
假设我给出10或11伏的平均值,继电器会被激活吗??
Swagatam说
激活电压约为11v,失效电压约为8V。
斯Kp说
谢谢我有些怀疑。
1.假设有一个BC547继电器驱动,在电路接通5秒后如何激活继电器?
2.对于BC557继电器驱动,如何在电路接通5秒后激活继电器?
3.我在一台8550的集电极上连接了两个12v继电器。10k电阻和基电阻一样好吗?
Swagatam说
在NPN....的发射极和地之间连接一个1000uF电容和一个1N4007对于PNP,电容器应该跨基极和正极,二极管应该在正极和发射极之间。
是的,10k是可以的,尽管它可以用上面建议的公式来解决
穆贾希德沙说
我通过你建议的帖子,所以我得到了一个公式,以确定一个电阻的价值,晶体管的基础,谢谢你
我们能否用两个并联的晶体管来处理较高的电流拉伸负载?
Swagatam说
是的,我们可以将两个晶体管并联使用,但要确保将一个小值电阻串联到晶体管的发射器上
西班牙说
先生,你能建议一个模拟器软件,可以做一些测试,谢谢。
Swagatam说
对不起,我从来没有使用过模拟器软件,所以不能建议他们。
Mahmut阿斯兰说
Formullerinn tamamıyanlış
V=I*R
12 - 0.6 = 4/1000 * R
R=2850