電磁繼電器是一種可控型的開關(guān)器件，主要由線圈、鐵芯和觸點(diǎn)構(gòu)成。其工作原理非常容易理解，線圈通電流過一定的電流后，會(huì)在產(chǎn)生磁場(chǎng)，利用電磁效應(yīng)使得觸點(diǎn)動(dòng)作。單片機(jī)的輸出電流有限，不宜直接驅(qū)動(dòng)繼電器，而通常使用三極管來驅(qū)動(dòng)繼電器，那么三極管驅(qū)動(dòng)繼電器的電路該如何設(shè)計(jì)呢？需要注意哪些地方？下面來分析一下。

我創(chuàng)建了一個(gè)《電子設(shè)計(jì)交流圈》，在這里大家可以自由的討論電子設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)相關(guān)的技術(shù)問題，圈主每天都會(huì)發(fā)送相關(guān)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，并且會(huì)定期舉辦活動(dòng)給大家回饋學(xué)習(xí)資料或者是電子學(xué)習(xí)套件，目前正在舉辦的活動(dòng)是贈(zèng)送電子學(xué)習(xí)套件，點(diǎn)擊下面的圈子了解詳情。

1.NPN三極管驅(qū)動(dòng)繼電器的工作原理

NPN三極管可以用來驅(qū)動(dòng)繼電器，三極管工作在截止?fàn)顟B(tài)和飽和狀態(tài)。電路如圖1所示。

1 - NPN三極管驅(qū)動(dòng)繼電器原理

基極上出現(xiàn)高電平時(shí)，NPN三極管導(dǎo)通，繼電器線圈得電觸點(diǎn)動(dòng)作；

基極上出現(xiàn)低電平時(shí)，NPN三極管截止，繼電器線圈失電觸點(diǎn)復(fù)位；

電阻的作用

基極上的電阻叫做限流電阻，防止電流過大把三極管燒壞，起到保護(hù)三極管的作用；下拉電阻的作用是防止三極管誤觸發(fā)引起繼電器誤動(dòng)作，在單片機(jī)初始化的過程中，GPIO端口輸出狀態(tài)可能不確定，這種情況下下拉電阻將基極下拉至確定的低電平放置了三極管的誤導(dǎo)通。

二極管的作用

圖中的二極管叫做續(xù)流二極管，反向并聯(lián)在線圈的兩端。我們知道繼電器線圈呈現(xiàn)感性負(fù)載特性，在線圈失電的瞬間，線圈會(huì)阻礙電流的變化，使得線圈兩端會(huì)產(chǎn)生反向的電動(dòng)勢(shì)，這個(gè)電位可能會(huì)比較大，導(dǎo)致三極管CE極之間的電壓比較高超過其耐壓值從而使三極管被擊穿，而這個(gè)二極管就為反向電動(dòng)勢(shì)提供了一條泄放通道，保護(hù)了三極管，使其不被擊穿。

2.PNP三極管驅(qū)動(dòng)繼電器的工作原理

PNP三極管也可以用來繼電器，接電路原理圖與NPN三極管稍有區(qū)別，其電路如圖2所示。

2 - PNP三極管驅(qū)動(dòng)繼電器原理

基極的電阻也起到限流作用，保護(hù)三極管。PNP三極管是通過電阻將基極上拉至VCC，這個(gè)電阻叫做上拉電阻，在單片機(jī)的GPIO的輸出狀態(tài)不確定的時(shí)候，將基極電平置為高電平，不讓PNP三極管誤導(dǎo)通。

我創(chuàng)建了一個(gè)電子學(xué)習(xí)相關(guān)的專欄，主要發(fā)表常用電子元器件基本知識(shí)、如何使用、典型電路相關(guān)的技術(shù)文章，目前已經(jīng)發(fā)表了電阻、電容、電感、二極管、三極管、MOS管，后面會(huì)持續(xù)更新超過20節(jié)，點(diǎn)擊下面的卡片了解詳情吧：

3.繼電器為什么都接在集電極

通過以上兩個(gè)電路可以看出，繼電器都接在了三極管集電極。三極管能不能接在發(fā)射極呢？答案是不能接在三極管的發(fā)射極的。下面以NPN三極管為例，介紹一下為什么不能接在發(fā)射極，錯(cuò)誤的電路原理如圖3所示。

3 - 繼電器接在三極管的發(fā)射極

在正常工作時(shí)，三極管的發(fā)射極電壓比基極電壓要低0.7V左右，假設(shè)單片機(jī)的GPIO輸出的是5V，繼電器的線圈是5V的，如果忽略基極限流電阻的壓降，那么三極管導(dǎo)通后發(fā)射極的電壓應(yīng)該是(5-0.7)V=4.3V左右，即加在繼電器線圈兩端的電壓是4.3V左右，這可能無法滿足繼電器線圈額定電壓的要求，從而導(dǎo)致繼電器無法動(dòng)作。

我創(chuàng)建了一個(gè)《單片機(jī)學(xué)習(xí)交流圈》，在這里大家可以自由的討論單片機(jī)硬件設(shè)計(jì)、程序設(shè)計(jì)相關(guān)的技術(shù)問題，圈主每天都會(huì)發(fā)送單片機(jī)相關(guān)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，并且會(huì)定期舉辦活動(dòng)給大家回饋學(xué)習(xí)資料或者是單片機(jī)開發(fā)板，目前正在舉辦的活動(dòng)是贈(zèng)送單片機(jī)開發(fā)板，點(diǎn)擊下面的圈子了解詳情。

這就是不管NPN三極管還是PNP三極管，都把繼電器接在集電極的原因。