脉冲电路 - 开关

开关是一种接通或断开电路或触点的设备。此外，它还可以将模拟数据转换为数字数据。开关效率的主要要求是快速切换且无火花切换。基本部件是开关及其相关电路。

有三种类型的开关。它们是 −

• 机械开关
• 机电开关或继电器
• 电子开关

机械开关

机械开关是我们以前使用的较旧的开关类型。但是，为了克服前者的缺点，它们已被机电开关所取代，后来在少数应用中也被电子开关所取代。

机械开关的缺点如下 −

• 它们具有高惯性，限制了操作速度。
• 它们在断开接触时会产生火花。
• 开关触点很重，可以承载更大的电流。

机械开关如下图所示。

这些机械开关被机电开关或继电器所取代，它们具有良好的操作速度并减少火花。

继电器

机电开关也称为继电器。这些开关部分是机械的，部分是电子或电气的。它们的尺寸比电子开关大，比机械开关小。

继电器的构造

继电器的构造使得触点的形成为负载供电。在外部电路中，我们有用于负载的负载电源和用于控制继电器操作的线圈电源。在内部，杠杆通过硬弹簧连接到铁轭以将杠杆举起。螺线管通过缠绕在其上的操作线圈连接到轭。如上所述，该线圈与线圈电源相连。

下图解释了继电器的结构和工作原理。

继电器的工作原理

当开关关闭时，会建立一条电路，为螺线管通电。杠杆由一个重型弹簧连接，弹簧将杠杆拉起并保持。螺线管通电后，会克服弹簧的拉力将杠杆拉向它。当杠杆被拉动时，移动触点与固定触点接触，以连接电路。因此，电路连接处于开启状态或已建立，灯会发光以指示这一点。

当开关关闭时，螺线管不会获得任何电流并断电。这使得杠杆对螺线管没有任何吸引力。弹簧将杠杆向上拉，断开触点。因此，电路连接被关闭。

下图显示了实际继电器的外观。

现在让我们来看看电磁开关的优点和缺点。

优点

• 继电器消耗的能量更少，即使在负载下处理大功率也是如此。
• 操作员可以处于更远的距离，甚至可以处理高电压。
• 打开或关闭时无火花。

缺点

• 操作缓慢
• 零件容易磨损

继电器中的闩锁类型

根据其操作模式，继电器有很多种，例如电磁继电器、固态继电器、热继电器、混合继电器、簧片继电器等。

继电器在闩锁的帮助下进行连接，如下图所示。

继电器中有四种闩锁连接类型。它们是 −

• 单刀单掷 (SPST) −此闩锁具有单刀双掷 (SPDT) 功能，可进行连接。

• 单刀双掷 (SPDT) − 此闩锁具有单刀双掷功能，可进行连接。它可选择连接两个不同的电路，其中两个电路已连接。

• 双刀单掷 (DPST) − 此闩锁具有双刀单掷功能，可进行连接。两个电路中的任何一个都可以选择与单掷处可用的电路进行连接。

• 双刀双掷 (DPDT) −此闩锁具有双极，可置于双掷上以同时建立两个连接。

下图显示了所有四种闩锁连接的示意图。

电子开关

接下来要讨论的开关是电子开关。如前所述，晶体管是最常用的电子开关，因为它运行速度快且无火花。

下图显示了一个实用的电子电路，用于使晶体管作为开关工作。

当晶体管在饱和区工作时，它在 ON 状态下用作开关。当它在截止区工作时，它在 OFF 状态下充当开关。它在线性区充当放大器，线性区位于晶体管和截止区之间。要了解这些工作区域，请参阅 BASIC ELECTRONICS 教程中的晶体管章节。

当外部条件如此恶劣且高温占主导地位时，简单而普通的晶体管就无法发挥作用。一种称为可控硅整流器（简称为SCR）的特殊设备可用于此类目的。电源电子学教程将详细讨论这一点。

电子开关的优点

电子开关有许多优点，例如

• 体积更小
• 重量更轻
• 操作时有火花
• 无移动部件
• 不易磨损
• 操作时噪音更小
• 操作速度更快
• 比其他开关更便宜
• 维护更少
• 由于采用固态，因此服务无故障

晶体管是一种简单的电子开关，具有较高的操作速度。它是一种固态设备，触点都很简单，因此在操作时可以避免火花。我们将在下一章讨论晶体管中开关操作的各个阶段。