如何选择继电器？

　　继电器依形状大小、样式以及技术的不同可以分为很多种。视您的应用而定，有时可能只有一种继电器种类是合适的，而在其他情形下可能必须使用多种形式的继电器。若能了解不同种类继电器的优点和缺点，您就可以选出最适合您手头上工作的继电器。 注意：虽然本文的结论多数都适用于各种继电器应用上，但这里我们讨论的应用在自动测试设备中的切换模组所需要的继电器，我们将特别指出选择这种应用中的继电器应考虑的因素。我们会针对那些在典型切换模组中找得到的、具有相近额定电压、电流以及功率的继电器进行比较。 在自动测试设备中最常见到的继电器有：

• 机电复合式继电器
• 磁簧继电器
• 固态继电器
• 场效电晶体开关

　　接下来我们会分别解释这些继电器的操作原理，并明确指出他们的优缺点各在那里。

机电复合式继电器

　　机电复合式继电器可能是当今自动测试设备中最常使用的继电器种类。这种继电器是由线圈、电枢以及触点所构成。当施加能量在线圈上，感应生成的磁场会带动电枢去开启或关闭触点。见下图。

机电复合式继电器：电流流经线圈而产生磁场，进而带动电枢在触点间转动

　　机电复合式继电器适用于各式各样的讯号：从低电压／电流到高电压／电流、从直流到十亿赫兹的频率范围。因此，您几乎总是可以找到与您系统讯号特性相符合的机电复合式继电器。继电器中的驱动电路在电性上是与继电器触点绝缘的，而触点本身又与其他触点绝缘，因此机电复合式继电器相当适合于强调绝缘的应用。

　　机电复合式继电器上的触点一般来说都比其他种类的大而耐用。较大的触点可以承受突如其来的电流窜升，这样的突升可能来自于您的电路、电缆等器材上的寄生电容。然而，较大的触点也意味着需要用较大的封装，才不会使其在切换模组上的排列过于紧密。

　　机电复合式继电器的机械特性使其在切换能力上有很大的弹性，但是这样一来也造成了一个很重要的限制：操作速度。与其他种类继电器比较起来，机电复合式继电器相对上是比较迟缓的装置──典型的切换和稳定时间为5到15毫秒，这样的操作速度对某些应用来说可能不太够。

　　机电复合式继电器的机械寿命一般来说也比其他种类的来得短。技术的改进当然延长了其机械寿命，但机电复合式继电器仍然无法和同规格的磁簧继电器一样拥有那么多的驱动点。和其他继电器一样，切换功率以及其他系统考量将大大影响到整个继电器系统的寿命。事实上，一个机电复合式继电器的机械寿命也许会比磁簧继电器来得短，但在同样负载下（特别是电容负载），其电气特性会比磁簧继电器来得衰退得慢。机电复合式继电器那较大、较坚固的触点也往往能比相同规格的磁簧继电器来得长命。

　　机电复合式继电器又分成闩锁式以及非闩锁式的。非闩锁式的继电器必须要有连续电流流经线圈才能维持其持续被驱动，因此常被采用在当停电时继电器必须切回安全模式的系统上。闩锁式继电器采用永久磁铁，因此在电流消失时电枢仍会固定在其最后的位置。闩锁式继电器在低电压应用上颇受欢迎，因为其线圈不会有加热的问题，因而大幅降低了可能会导致量测误差的电动势。

　　机电复合式继电器被广泛应用在各种不同切换模组中。其强韧度使他们适用于许多不同应用，特别是当切换速度不是重点时。而他们的多用途性意谓着您可以将他们使用在各种切换架构，包括泛用、多工器以及矩阵。

干簧继电器

　　干簧继电器和机电复合式继电器一样，都有以机械方式驱动的实体触点，然而在干簧继电器中触点的尺寸要小了很多。干簧继电器是由线圈外面围绕着磁簧开关所构成，干簧管包含了两个交叠的磁铁刀片（称为磁簧）密封在一个填充以惰气的玻璃囊中。这两片磁簧在其交叠触有触点，当线圈有电流流过，这两个磁簧就会被拉在一起，而他们的触点就会形成一个完整的回路。当线圈的电流被移除，弹簧力就会将簧片再度分开。见下图。

　　

干簧继电器：电流流经线圈而产生磁场，进而将两个磁簧的触点拉在一起

　
　　由于触点较小以及驱动方式不同，磁簧继电器大约可以操作在十倍于同等级机电复合式继电器的切换频率。磁簧继电器的机械寿命也远较机电复合式继电器的来得长很多。但其缺点是由于触点较小，所以在关闭回路时触点很容易因电弧作用而受到破坏：当电弧跨越触点时，可能会融化触点的部分表面，如果融化的部分再度硬化时触点还没分开，两个触点就会被焊接在一起；而磁簧本身的弹簧力往往不足以打破这个焊接状态，继电器因此失去作用。机电复合式继电器也有可能受到电弧作用影响，但必须是更高能量的电弧作用才会受到破坏。

　　另外，由于磁簧继电器的触点很容易毁损，系统电容造成的电流涌入就很危险。电流涌入现象可透过在继电器和电容间串联一个阻抗（电阻或磁阻）来加以控制。特别要注意的是，系统中的任何电容──不论是待测的电抗性元件或者绝缘电缆的电容──都可能造成电流涌入。

　　由于构成磁簧继电器的是铁磁材料，因此其热电动势会比相同规格的机电复合式继电器来得高。故磁簧继电器不适合低电压应用，因为这样的应用中其热电动势所贡献的杂讯会将你真正想量测的讯号给掩盖掉。

　　由于享有体积小、高速的优势，磁簧继电器在许多开关应用上仍是最佳选择。磁簧继电器大多用在矩阵或多工器模组上而非泛用型模组上。

固态继电器(SSR)　　

        固态继电器使用一个感光性金氧半场效电晶体加上一个发光二极体去驱动装置。见下图

　　

　　图三、固态继电器：发光二极体发出的光线驱动感光性金氧半场效电晶体，使电流流经后者

　　固态继电器在操作速度上比机电复合式继电器来得快，因为其切换时间是取决于将发光二极体打开和关上所需要的时间──各约需1毫秒和0.5毫秒。由于没有机械构造，其寿命长于机电复合式继电器以及磁簧继电器。

　　固态继电器很适合用在高电压应用上，此乃因为发光二极体的驱动方式自然地将控制电路和金氧半场效电晶体绝缘开来。然而，由于金氧半场效电晶体负责切换开关，其触点间自然没有办法绝缘。当电晶体的闸端没有驱动电压时，汲极和源极间的通道会呈现高阻抗的状态，以此来隔绝两个触点。

　　由于其连结是透过一个电晶体，而非如机电复合式继电器和磁簧继电器中的实体金属接触，固态继电器的接触电阻自然比较高。虽然随着技术的进步这个规格一直在改善，现今制程中电阻超过100欧姆的继电器仍然很普遍。

　　固态继电器并不如机电复合式继电器那样坚固。他们比较像磁簧继电器，很容易受到电流突升的损坏，特别是在超过其讯号水平以上的状态操作时。虽然没有任何会融化的金属触点，如果电晶体遭到破坏，那么继电器也就失去作用了。固态继电器常用在矩阵和多工器上。

场效电晶体开关

　　如同固态继电器一般，场效电晶体开关并非机械装置。场效电晶体开关采用一系列串联的金氧半电晶体来实现开关的功能。与固态继电器不同的地方在于，这种开关中控制电路直接驱动电晶体的闸级，而非透过发光二极体。直接推动电晶体闸级可以达成更快的切换速度，因为这样一来就不再受发光二极体的开启与关闭时间影响。大致上来说，场效电晶体开关是我们在此讨论的开关中速度最快的一种。同时，由于其封装内无机械结构或发光二极体，场效电晶体开关的体积可以做到非常小。然而其主要的缺点在于缺乏一个实体的绝缘屏障，因此只能用在低压讯号上。

　　由于此种开关也是由场效电晶体构成，其与固态继电器有许多类似的优点和缺点。举例来说，他们有非常长的寿命，但电阻也较机电复合式或者磁簧式的继电器高很多。

　　场效电晶体开关通常用在高速、低压讯号的多工器组态。
 

结论

　　机电复合式继电器提供了通用的解决方案，然而他们在封装尺寸、切换速度和机械寿命上受到限制。磁簧继电器在封装尺寸、密度和切换速度有所改善，但在电流会突升的环境中较为不坚固。固态继电器是机械继电器以外的一个不错的选择，但是电阻较高，而且无法完全触点间无法完全绝缘。场效电晶体提供了一个高速、低成本的解决方案，但其诸多限制使其只能局限在低压的应用上。

　　不论是那一种应用，在决定采用那一种继电器前您都必须考虑所有的系统参数。参考我们在这里为您整理好的资讯将有助于您决定适合您的应用的继电器。