继电器的驱动电路——两种电路引发的争论及思考

来源：百度文库编辑：神马文学网时间：2024/04/27 16:16:22

数周之前，我一直对继电器驱动电路耿耿于怀，因为无法分辨如下两种电路孰是孰非：
（看到某一网友做出这样的感慨，有些电子工程师连三极管的基本原理和特性都没有搞清楚，真不知道现在的大学是干什么的。）
【说明：由于与继电器并联的保护二极管并非本文讨论内容，所以图中均省略】
图一：

图二：

在网上搜索之后发现，关于两图的争论还真不少，但是，稍加注意就可以发现，对于图一的肯定要多于图二。
至于具体的解释也很多。那么，现在我给出我暂时的理解，希望能给大家一个参考。
1.电路的演变：
说到底，无法区别两个电路的对错的原因是电子电路基础太差，连基本的三极管特性都没有搞清楚。下面几幅图的变化，可以提供我们一个角度的理解：
A：一个普通的共射极放大电路

B：去掉耦合电容

C：去掉发射极电阻

D：增加基极电阻

从A图到D图的变化，其实是实现了晶体管电路从普通AD放大电路到开关电路的变化，而我们通常所用的继电器驱动电路其实就是一个典型的晶体管开关电路。
从A到B，很好理解，去掉输入输出的耦合电容；而为了提高电路的放大倍数，进而去掉发射极电阻（B→C）；这样一来也就没有必要在基极加上偏置电压了，为了保证在0输入状态下，晶体管处于截止状态，保留了电阻R2，同时为了限制基极的电流，增加了D图中的R1（如果没有这个电阻，输入电压一超过0.6~0.7V，二极管处于导通状态，基极将会有很大的电流通过）。这样就形成了D图所示的晶体管开关电路。
2.最上面两种电路图的对比：
现在我们知道了，最上面的图一和图二中，图一的电路才是我们需要的电路，因为这样才符合开关电路的形式。
但是，肯定有这样的疑问，图二能工作吗？一定是错的吗？其实，在某些条件下，图二的电路也是可以工作的。但是与图一电路相比，运用的条件就苛刻很多，稳定性也差。
为了便于分析，将两图在这里再画一次：

图一

图二
不失一般性地假设图一图二中电阻R1=20K，继电器线圈电阻R=500，输入电压5V，电源电压12V，晶体管放大倍数β=100。那么，在图一中流过继电器的电流能有多大呢？

所以晶体管确实工作的线性放大区，但是，晶体管CE两端压降只有1V，并不很大影响在这里作为开关的特性。相比图二的电路就没这么幸运了。

可以看到，此时继电器获得的电流与22mA相比，小很多。

从上面的定量计算，可以看出，图一中的电路要比图二的电路更稳定（体现在集电极电流更大）更低耗（显然了）。
其实，也可以这样来看这个问题。我们为了驱动继电器需要的是晶体管的开关性，而当晶体管工作在饱和区域内时，才体现出好的开关特性。但是，在图二中，继电器接在了发射极，继电器的绕线电阻形成了负反馈，反而减小了电路的饱和程度。
3.集电极开路电路
在图D中集电极连着负载电阻Rc。但是如下图所示那样，不接负载时这个电路的集电极就原封不动的变成输出端。把这个电路叫做集电极开路电路。它广泛应用于以继电器或者灯泡为外部负载的开关电路。

图中，如果在电位高于GND的Vcc与集电极（输出端）之间连接负载，这时就像是吸入负载电流。因此，这个开路集电极电路能够接通/断开负载电流而与负载连接几伏的电源没有关系，所以是一个对于开关外部负载非常方便的电路。
而至于要如何来改善这个开关电路的相关特性，如开关速度，开关电流等等，有兴趣的网友可以参考相关开关电路的书籍。。。

4.引申——漏极开路
漏极开路，学过数字电路的人对于这个名词是不陌生的，它通常预示着这个端口需要接上拉电阻。通过以上对晶体管集电极开路电路的分析，相信做一对比，你也能对此有所感性了解。
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但愿通过搜索引擎来看这篇文章的朋友能有所思考。。。至幸。。。

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