电子基础知识总结（六）

29.10 继电器、固态继电器

29.10.1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便宜，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；这时，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。

29.10.2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；

29.11 线性电源：变压器、整流桥与三端稳压器

什么是线性电源？为什么叫线性？老树查了网络上的资料，也没有答案，只好等待高明教我。

PCB 上需要供电，就需要电源。电源分2 种，一种是线性电源，像7805，就是线性电源；一种是开关电源，是将AC220V 直接整流滤波成*，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，像个椭圆型；

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。秦皇岛也有一家，好像叫耀华。

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*差的稳压芯片，现在有低压差的稳压芯片，其机理参见沙占友老师的书籍。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，像辽宁朝阳4NIC的电源，质量不错，价格也不错。

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烦。

2.13 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。五花八门的电源芯片，让你无法选择到底选用那种是自己的所需要的。在maxim的产品树中，对电源是这样分类的：

Power Supplies and BatteryManagement

Switchmode DC-DC Power Supplies 408

Isolated Power Supplies 22

Low-Dropout Linear Regulators 75

White LED Drivers 13

Low-Side MOSFET Drivers 14

High-Side MOSFET Drivers 6

ORing MOSFET Controllers 2

BatteryChargers 36

BatteryProtectors, Selectors and Monitors 17

Regulator + Reset Circuits 4

Current Sense Amplifiers 22

LCD/ECB/CCFLDisplay Bias Supply 87

ALSO SEE: Hot-Swap and Power Switching

ALSO SEE: Voltage References

我们经常使用到的是Switchmode DC-DC Power Supplies，这里有分成n种。老树比较熟悉的是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。

像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。

老树原来使用过的完成此项功能的芯片是：MAX724、LT1076；这2 款芯片需要1 个50uH的电感才能输出Dc5V 电源；但是，这种开关电源芯片有个好处，就是输入只要在它的允许的范围内波动，或者负载在变化，输出DC5V 电源十分稳定。电源的范围从Dc10V～DC40V，max724 均能输出5A 的DC5V 电源。

Maxim724 下载连接地址：

http://www.hqew.com/document/detail.asp?pdid=153160

LT1076 下载链接地址： http://www.hqew.com/document/detail.asp?pdid=157742

在ARM上使用的电源芯片是TI 公司的TPS767D318。

下载链接：

http://www.hqew.com/document/detail.asp?pdid=122122

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，像老树常用的Dc12V/DC5V500mA的模块，大约30元，质量还是不错的。

2.14 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

MAX7219CNG0323PY

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