[讨论] 2.10 继电器、固态继电器

2.10.1 继电器

继电器，就是利用继电器的线包在加电后产生的磁力，将2个电极吸合在一起；初中还是高中的物理有它的原理。有兴趣可以打开一支看看，很好玩的。


继电器有：

1） 公共端：COM

2） 常开：normal open，NO

3） 常闭：normal close，NC


继电器主要指标：

工作电压：工作电压有直流和交流的2种；

在PCB上，通常是直流的；交流的继电器通常是AC24V的居多，当然，还有AC220V的。交流的继电器国产的比进口的，比如，idec，OMRON，fujitsu便宜很多，当然，质量也差一些。

可以在百度上专门搜索一下继电器，上面有一些厂家产品的介绍。

常用的小功率的继电器是national 的居多，OMRON也有，便宜一些，一盒50只。


常用的电压有：

DC5V/DC9V/DC12V/DC24V等；

根据触点数量，可以分为：

单刀单掷/SPST

单刀双掷/SPDT

双刀双掷/DPDT

四刀双掷等


还要根据触点容量来分：

一般的都是DC30V/1A或者DC30V/2A，AC110V/0.2A，再大，就不能使用继电器了，因为在触点切换，电流通过的瞬间，会产生拉弧，烧毁触点，使得切换不可靠；这是，可以使用固态继电器。

实际上，在PCB上的继电器的任务就是给出一个干接点信号，作为控制信号使用，传递的是一个信号，而不是能量。或者控制一个大功率的开关等，让大功率的开关去控制功率的传递；但是，后者也不如固态继电器来得方便。

继电器的封装通常是DIP16或者以上；也有更小的继电器，但是，价钱跟DIP16的差不多。

注意：DIP16的继电器只有8个管脚；所以设计封装时，不要图省事直接使用DIP16，这样容易在焊接的时候焊反了，导致出错。要专门设计继电器的封装，该有几个脚就使用几个脚。


2.10.2 固态继电器

固态继电器，说白了，就是使用发光管触发的过零触发的可控硅。

可以说，跟光耦很相似，也是4个管脚，只是区别在：

4） 直接使用直流电压控制；可以认为内部已经有了一个限流电阻；

5） 接收光信号的一端是过零触发的可控硅；


可以说是一个电子开关，无触点的继电器。

因为无触点，所以可以通过大电流而不产生拉弧，工作寿命与开关次数无关。

触点作为信号使用的继电器的时间的工作寿命是100万次到300万次，可以查看技术手册；

固态继电器可以认为是无限次的，所以在大电流和频繁开关的场合，使用固态继电器。

固态继电器触点通过的信号通常是交流电压，但是也有直流电压的。

固态继电器可以通过AC220V或者AC380V以下的交流电；它的2个指标：

1） 工作电压，通常为DC5V和DC12V，也有DC24V的；

2） 工作电流：AC220V/1A/2A/4A不等。


国产的固态继电器质量不错，跟进口的没有区别，就是封装的质量太差，一批买回来，个个都不一样，焊在电路板上东倒西歪，不美观；至于小功率的国产的继电器市场上比较少见，有也不敢使。

进口的固态继电器有美国的和日本的，4A以上的比较贵，日本的OMRON的固态继电器2A的才卖8元，侃侃价估计还能便宜，体积小，封装绝对的准确，可以很整齐地在电路板上排列，不占地方；


什么时候国货也能象日本的那样好？

什么时候所有的中国人都能象日本人那样的敬业？

这个论坛不是骂日本人的地方，所以不往下说了；将自己的一点微薄的经验献给大家。在电子产品应用的中端低端市场将外国产品赶出中国市场我想中国人还是可以做到吧。


2.11 线性电源、变压器、整流桥与三端稳压器


PCB上需要供电，就需要电源。电源分2种，一种是线性电源，象7805，就是线性电源；

一种是开关电源，是将AC220V直接整流滤波成高压，推动功率管工作在100Khz以上，再整流滤波成低压。

开关电源的工作原理可以通过百度查到。

线型电源需要工频变压器，将AC220V变换成低压，经过全桥的整流，和大电容的滤波，成为脉动的直流，再经过三端稳压器，输出直流电压。

输出端还需要大的电解电容滤波。注意这时要选用足够大的电容容量和耐压值的电解电容。耐压值不够，你就等着听响吧。电容容量不够，整流输出的电压和输出的电压的压差不够，输出电压会有纹波，单片机系统工作不正常。

通常电路板上需要的是DC5V，一般来说，现在的电路板，一片7805，再加散热片也基本够用了。功率越大，散热片也越大。


变压器有多种规格：

1、 普通E型矽钢片绕制的变压器，现在最大量的是广西普宁雄英出的变压器，通过了长城认证，质量是不错的，最大的好处是便宜，现货量大；通常的规格是单9V、12V，双9V、12V等；可能这个地方出矽钢片，有这样的矿藏。

2、 环型变压器，象个椭圆型；

3、 最近好像圆形的变压器也多起来了，后2种变压器应该是漏磁小、发热少、效率高，大功率的整流时使用，当然单位瓦数也贵啊，按照1元/W计算预算应该差不多了。

这2种变压器都需要定制，可以定制各种规格的。

4、 焊在电路板上的变压器，比较有名的是兵字品牌。在《电子技术应用》和《电子产品世界》上常年做广告。


怎么计算变压器需要多大的功率？

首先，计算功耗。比如：Dc5V/0.25A，也就是1.25W的功耗。

7805效率50％，变压器效率50%，就是说，需要6W的变压器。

Dc5V/0.25A的输入压差大概在3V，6V的变压器整流出来的电压是大约6×1.4＝8.4V，也差不多了。所有选用AC6V/6W的变压器。再到市场上找一个差不多的变压器用上就行了。

注意：电流越大，压差越大；在电路工作的时候，可以拿示波器看看电源的波形是不是平稳。


78系列的芯片做的比较多而好的是美国国家半导体公司（national semiconductor）的LM780X和摩托罗拉公司MC780X 等2大系列。

78系列是高压差的稳压芯片，现在有低压差的稳压芯片，有LM2930、LM2937、LM2940C、LM2990等4个系列。

如果需要更大的电源供给，或者使用开关电源，或者去买成品的线性电源，象辽宁朝阳4NIC的电源，质量不错，价格也不错。



附：在网络上找到的一篇文章：


开关电源和线性电源的区别


线性电源的调整管工作在放大状态，因而发热量大，效率低（35%左右），需要加体积庞大的散热片，而且还需要同样也是大体积的工频变压器，当要制作多组电
压输出时变压器会更庞大。开关电源的调整管工作在饱和和截至状态，因而发热量小，效率高（75％以上）而且省掉了大体积的变压器。但开关电源输出的直流上
面会叠加较大的纹波（50mV at 5V output
typical），在输出端并接稳压二极管可以改善，另外由于开关管工作是会产生很大的尖峰脉冲干扰，也需要在电路中串连磁珠加以改善。相对而言线性电源
就没有以上缺陷，它的纹波可以做的很小（5mV以下）。对于电源效率和安装体积有要求的地方用开关电源为佳，对于电磁干扰和电源纯净性有要求的地方（例如
电容漏电检测）多选用线性电源。另外当电路中需要作隔离的时候现在多数用DC－DC来做对隔离部分供电（DC-DC从其工作原理上来说就是开关电源）。还
有，开关电源中用到的高频变压器可能绕制起来比较麻



2.12 开关电源芯片


相对于线性稳压器来说，开关电源在计算机主板上、工控机主板和各种各样的电路板上起着电压变换的作用。例如：将低电压，比如：电池转换成稳定的3.3V或
者5V，或者将高电压转化成DC5V、DC3.3V，或者将DC5V转换成3.3V和1.8V，例如，ARM的电路板就需要这样的芯片，3.3V给ARM
供电，1.8V给arm的core供电。

以上由于采用了开关电路，电源芯片的工作频率高，发热小，效率高。

同样的，还是芯片的巨头，MAXIM、LINEAR和TI等公司在电源转换芯片上是最为卓越，无论从产品的种类，还是质量都是上佳的；

经常看电子产品世界和电子技术应用的网友一定对maxim的电源芯片印象巨深。

我们经常使用到的tchmode DC-DC Power Supplies ，这里有分成n种。我比较熟悉的是step-down电源芯片，也就是所谓的从高电压下降到低的电压的芯片；从低到高，当然是step-up电源芯片。

象philips的电动剃须刀，里面肯定有电源管理芯片，当电池电压下降，但是，电池又有电的时候，能够输出恒定的电压，榨干电池内的最后一点电能，能够舒适地使用一段很长的时间。

比如，你的电路板上只有DC24V电压，但是，还需要Dc5V/2A的电源，这么高的压降，使用线性稳压器显然不合适，如果使用DC/DC模块，成本太高，体积也比较大，所以，得选用一款芯片完成这个功能。

按照maxim给出的复杂的选择，根据你的要求，多选择几项，maxim会给出一个清单，在清单中去选择你最适合你的需求的芯片。


如果是作为隔离电压产生，例如：5V转换成隔离的5V，用在光耦、通讯等电路中，去自己做隔离电路就有点划不来，不如去买现成的DC/DC模块。这点国产的模块做的不错，大约30元，质量还是不错的。

DC/DC模块完全可以将输入输出的电源地连接在一起，作为普通的非隔离的电源转换器使用。


2.11 器件选购、芯片批号、封装知识等


在市场上买芯片，千万注意不要买到旧片、拆机片；旧片、拆机片有些凑合能用，有些干脆不行；即使现在能用，寿命肯定有限；

旧的就是旧的，肯定瞒不过有心人；主要是从芯片的管脚的崭新程度、芯片印刷的质量等仔细观察。

旧的芯片往往管脚参差不齐、搪锡发乌、包装的管子不够新；而且往往是芯片的表面发白，那是因为被打磨过了，然后重新丝网印刷上厂家名称、批号等；

所以最好是买激光打标的器件，激光打标的产品肯定是新货，或者没有使用过的货；而且买的时候需要注意，器件的批号最好是最近当年的或者是最近几个星期的产品；总而言之，别花冤枉钱，还影响产品的质量。

同样的产品，不同厂家的质量也不一样。我比较喜欢的是美国TI、摩托罗拉MC、MAXIM、LINEAR的产品；假的也少；

例如，max7219芯片上有一下标志：

MAXIM

MAX7219CNG


MAXIM就是芯片的厂家；

MAX7219CNG是厂家的型号，CNG跟封装和7219这个系列产品的细微的差别有关；

03是指2003年；23是指该年的第23周；一年是52周，所以这个数字不会超出52；

激光打标是在芯片上形成一个暗色的与芯片表面有一个明显对比的标志；中关村的大恒公司就有激光打标机的业务；但是未必是在芯片上打标；

有时，激光打标会产生类似暗黄色的标志，这跟激光器功率和芯片封装材料有关。