訊號繼電器：瞭解基礎知識

繼電器於 1835 年推出，是至今仍廣泛使用且有價值的電子元件。儘管歷史悠久，還是持續在各產業扮演重要角色。可透過此元件遠端控制電路，因此適合廣泛的運用。甚至早期的電腦，也使用大量繼電器，提供布林邏輯功能。訊號繼電器是繼電器中的主要子類別之一，具有特定用途並且通常在通訊中發揮重要作用。本文將介紹訊號繼電器，包括用途、與其他繼電器的區別、關鍵選擇要素等。

訊號繼電器基礎知識

訊號繼電器本質上是電氣操作的機電開關，用於控制電路中的電流流動。其工作原理是使用磁力 (由流經觸點附近線圈的控制電流產生) 將內部移動零件或觸點在開啟和關閉位置之間移動。這可讓小訊號控制更大的訊號。與功率繼電器相似，但設計用於處理低電壓和電流 (通常低於 2 A)，以及切換額定電壓通常在 5 V_DC 到 30 V_DC 之間的低功率訊號。因此，也被稱為「低訊號繼電器」。

如上所述，訊號繼電器是一種機電繼電器，最適合低電壓和低電流應用，具有專為低功率設計的觸點。雖然對於某些應用而言，功率繼電器可以處理更高電流和電壓，因此可能更經濟，但也可能會破壞音訊或視訊電路中的低功率訊號，因此訊號繼電器會是更合適的選擇。訊號繼電器採用小型封裝，非常適合板安裝並提供更快速切換時間。訊號繼電器通常比固態繼電器便宜，並且不受電壓或電流暫態的影響，也不受 EMI/RFI 的影響。由於其功率處理能力小，產生的熱量也少於固態繼電器，因此在電路中通常不需要熱管理解決方案。

圖 1：低位準和高位準繼電器的基本比較。(圖片來源：Same Sky)

訊號繼電器的優點

訊號繼電器與其他機電繼電器一樣可提供多項優勢，包括：

• 設計簡潔
• 電氣隔離
• 穩健運作
• 在長距離佈線中節省成本
• 多種封裝和功能選項
• 耐受 EMI/RFI

訊號繼電器若與電路的功率要求適當匹配，可提供其他優勢，例如：

• 易於操作
• 小尺寸
• 合理成本
• 抗機械衝擊
• 內部線圈和觸點之間具有高絕緣性

訊號繼電器的主要規格及選型

為設計選擇訊號繼電器模型時，需考慮多項因素，包括：

• 額定電壓：繼電器可以切換的最大電壓，通常以 V_DC 或 V_AC 為單位。
• 額定電流：繼電器可以切換的最大電流，以安培為單位。
• 接觸電阻：添加到負載電路的電阻，以歐姆為單位。
• 線圈電壓：繼電器線圈的額定控制電壓。
• 線圈電流：線圈在額定線圈電壓下承受的額定電流。
• 觸點形式：繼電器的開關配置(極數和常開或常閉配置)。例如，SPDT (1 Form C) 和 DPDT (2 Form C)。
• 觸點額定值：保證繼電器效能的電流和電壓值。例如，這通常表示為 1 A @ 30 V_DC。
• 切換時間：從施加控制電流到觸點關閉時繼電器的操作速度，或反之。
• 安裝類型：應用的安裝方式。通常是採用穿孔或表面黏著在 PC 板上。
• 介電強度：繼電器在特定時間內可以承受而不會損壞的最大電壓。
• 工作溫度：繼電器在不降額的情況下安全、成功操作的指定溫度範圍。

記住以上要點，工程師就可以開始為專案選擇訊號繼電器。首先，根據電路的最大切換負載，確定所需的電壓和電流額定值。請務必記住，訊號繼電器通常用於切換 2 A 或更小的電流。

接下來，確定所需的控制電壓和類型 (交流或直流)，並指定要切換的極數／電路數。此外，電路／開關裝置是否需要常開 (NO) 或常閉 (NC)？

最後，考慮元件安裝在電路中的方法，例如面板安裝、DIN 軌、表面黏著、通孔安裝。確定所需的具體參數，便可以辨識滿足系統需求的繼電器，而不會過度要求。

圖 2：選擇訊號繼電器的一般步驟。 (圖片來源：Same Sky)

訊號繼電器應用

訊號繼電器由於具有低功率切換能力，已廣泛用於消費性和商業的各式應用中。這些元件的電壓和電流高於大多數電子元件本身可以處理的電壓和電流，為需要遠距離訊號的網路裝置提供有效的解決方案。訊號繼電器可運用於快速響應應用，此類應用不需要功率繼電器的大功率。此外，在家庭和辦公室等日常環境中，恆溫器在低電壓和低電流下運作，但需要向火爐或空調 (AC) 裝置發送訊號。訊號繼電器可以接收小的低功率控制訊號，並用於將訊息傳遞到加熱或空調裝置，以便採取適當的行動。

結論

電子系統持續進階，更需要在切換訊號和被切換的訊號之間進行完整電氣隔離。訊號繼電器提供一種遠距離安全控制電流和電壓的解決方案。

這些元件廣泛用於各種消費性和工業產品和系統，可在不同類型的電路中切換電源。一旦確定設計要求，Same Sky 提供一系列訊號繼電器，可滿足工程師的低位準電流切換需求。