第3章 继电器及电机的驱动技术

第三章 继电器及电机的驱动技术继电器是控制系统中使用最多的元件之一工业控制中，以5V、6V、9V、12V、24V的继电器为多数

3.1直流继电器的驱动及泄流直流继电器一直是控制系统中开关控制元件的主流 (1)用7406 、7407、ULN2003/ULN2803等(2)光耦驱动 (3)光耦+2003

驱动电流较大时，应使用光耦进行隔离

直流继电器泄流

图3.1 继电器的续流二极管

图3.1继电器的续流二极管

泄流、续流二极管 直流继电器在线圈断电后会继续保持较大的

电流，线圈中积蓄的能量通过该持续的电流 释放掉(称泄流)。如果没有相应的电流释放 回路，则可能产生较高的反压加到驱动器上 使驱动器损坏。所以直流继电器必须并联一 个反置的二极管，以使线圈断电后能正常泄 流。该二极管常称为续流二极管。

3.1直流继电器的驱动及泄流1、微型继电器的驱动

微型继电器 最长边尺寸不大于10mm的继电器微型继电器超小型继电器 最长边尺寸大于10mm,但不大于25mm的继电器 小型继电器 最长边尺寸大于25mm,但不大于50mm的继电器

多数微型直流继电器的驱动电流很小。在控制系统中，使用+5V供电 最为方便，这时小到数毫安，大到几十毫安的驱动电流足够驱动大 多数微型直流继电器甚至小型继电器驱动方法：

(1)用7406 、7407、ULN2003/ULN2803等 (2)光耦驱动 (3)光耦+2003

驱动电流较大时，应使用光耦进行隔离

注意：驱动直流继电器时，COM端务必接到继电器的 供电电源端。

(1)用7406 、7407、ULN200X等直接驱动直流继电器驱动 供电电压：+5V、 6V、9V、12V、 24V电流：几——几十mA输入端 B

输出端 C

适用于驱动少路

图3.2 ULN2003/ULN2004的内部结 构

ULN2003

ULN2003/ULN2803/ULN2004/ULN2804适于与TTL、CMOS输出 器件接口，应用广泛。TTL输出驱动ULN2003/ULN2803时，只能驱 动一路，不能驱动多路 ULN2003的输入部分与TTL及CMOS兼容，因而可直接连接TTL输出或 CMOS输出，输出部分相当于OC门，所驱动的继电器，可以连接到较高 的电源电压上而不需要额外的电路。当所连继电器数目较多或驱动电流 较大时，应考虑让继电器使用独立的驱动电源，必要时还应使用隔离电 源。使用隔离电源时，应在ULN2003前设置光电隔离电路

(2)用光耦直接驱动VDD

VCC

7406

1)二极管的作用 2)限流电阻R1的计 算

(3)用光耦+2003驱动VDD VCC VXX

7406 2003

2003内部含有续流二极管

2、大型继电器或电磁阀的驱动(1)三级管扩流后驱动由于大继电器导通和关断时都会产生较大的电磁干扰，所以使用三极管扩 流后驱动大继电器应考虑光电隔离

+5V

VC

VCC

R1

7406

( 2)用小继电器中继小继电器

的线圈与触点间本身就有很好的隔离特性，因此应该是首选方案。 而且在用小继电器中继的方式中，大继电器的线圈可以是直流或交流， 对电压也没有什么要求(通常小于240V即可),因而使用更为方便

图3.3 大继电器的中继驱动

小型或微型继电器的触点可以选择一组或两组触点，触点 形式也有多种可选，但以1Z或2Z为多见。1Z触点指一组 二个触点的触点形式，一个为常开触点，另一个为常闭触 点。2Z触点则有两组1Z触点。这样就更方便硬件设计。图 3.3为使用中继方式连接大继电器的电路，其中小继电器带 有两组Z型触点(即2Z),使用了一组，另一组可派作它用。 两组触点也可并联连接，以增大触点电流。 (3)固态继电器驱动 、如双向可控硅

3.2直流固态继电器(DC SSR)及驱动固态继电器的主要特点 体积小、无触点、开关速度快，可由CMOS/TTL电路直接驱动 固态继电器是经光电隔离的直流或交流驱动模块。 模块通常由光电隔离部件、达林顿晶体管或可控硅驱动器、续流保护电 路及散热部件组成但更多的在大电流工作时(10A以上)需外加散热器，以防止

过热而烧坏。

图3.4 某型固态继电器外形

直流固态继电器的驱动模式

固态继电器的驱动一般很简单，与驱动一个发光二极管相同， 大多数驱动电流5~15mA即可。 直流固态继电器只能驱动直流器件，不可用于交流电路。使 用时还需注意额定电压与额定电流，切忌过流或过压使用。

1、原理图

+整形 放大

负载

VC -

直流电源

光电隔离部件、达林顿晶体管或可控硅驱动器、续流保护电路及散热部件

用于直流大功率驱动场合，如直流电机、直流电磁阀、步进电机、 大功率继电器等 注意：不能超过额定电压和额定电流

2、直流固态继电器的性能参数(P49表3.1)控制电压：3~15V 控制电流：2~30mA

通断时间：<0.2mS负载电压：12~400V 最大负载电流：5A 通态压降：<1.3V