魏冬至

（鄭州技師學(xué)院，河南 鄭州 450062）

繼電器在汽車乃至工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用十分廣泛，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、作用巨大，主要起繼電、隔離、保護(hù)作用。對(duì)維修人員來說，對(duì)于繼電器的認(rèn)知，往往停留在一個(gè)線圈，一對(duì)或兩對(duì)觸點(diǎn)，線圈或觸點(diǎn)損壞往往不可逆這種狀態(tài)。

繼電器，是一種電控制器件，是當(dāng)輸入量（激變量）的變化達(dá)到規(guī)定要求時(shí)，在電氣輸出電路中使被控量發(fā)生預(yù)定的階躍變化的一種電器。其具有控制系統(tǒng)（輸入回路）和被控制系統(tǒng)（輸出回路）之間的互動(dòng)關(guān)系，通常應(yīng)用于自動(dòng)化的控制電路中，它實(shí)際上是用小電流去控制大電流運(yùn)作的一種“自動(dòng)開關(guān)”，在工業(yè)領(lǐng)域特別是汽車領(lǐng)域中的應(yīng)用十分廣泛，在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。

1 普通型電磁繼電器結(jié)構(gòu)及工作原理

如圖1、圖2所示，圖1為汽車上常用的繼電器實(shí)物圖，圖2為其內(nèi)部電氣原理圖，從其外觀上可以看出，其內(nèi)部線圈供電為直流14V，觸點(diǎn)容量為80A，內(nèi)部有一對(duì)常開觸點(diǎn)為30和87端，有一對(duì)常閉觸點(diǎn)為30和87a端，85和86端內(nèi)部是控制線圈。工作原理為：當(dāng)85和86端分別接通直流14V電源正負(fù)極時(shí)，線圈得電產(chǎn)生電磁吸力，常閉觸點(diǎn)30和87a斷開，常開觸點(diǎn)30和87吸合，分別斷開和吸合相應(yīng)的回路。

圖1 繼電器實(shí)物圖

圖2 繼電器電氣原理圖

2 某種車型用智能繼電器

圖3為某種車型智能繼電器的實(shí)物圖。從實(shí)物圖上可以看出，智能型繼電器外部和普通電磁式繼電器一樣都有30、87、85和86這4個(gè)引腳，不同的是其內(nèi)部沒有電磁線圈，沒有活動(dòng)的常開或常閉觸點(diǎn)。30端的接線仍然為蓄電池B+，87端為L(zhǎng)OAD負(fù)載端，85端為SIG+信號(hào)輸入端（或叫電壓觸發(fā)端），86端為搭鐵端。不同于普通電磁繼電器，智能型繼電器的85和86端不能互換接線，控制信號(hào)只能從85端輸入，85端的信號(hào)輸入電壓可為12V或24V，較為寬泛，不像普通電磁繼電器線圈電壓只能是12V或24V其中一種。

圖3 智能繼電器實(shí)物圖

圖4是智能繼電器的內(nèi)部電氣原理圖。由圖4可見，智能繼電器主要由BTS555（Smart Highside High Current Power Switch）和IRLR024N（功率場(chǎng)效應(yīng)管）兩個(gè)器件構(gòu)成，IRLR024N（功率場(chǎng)效應(yīng)管）用于采集86端的輸入電壓，激活BTS555輸入，使BTS555第1和5腳輸出驅(qū)動(dòng)負(fù)載。

圖4 智能繼電器內(nèi)部電氣原理圖

BTS555智能高側(cè)大電流電源開關(guān)，設(shè)計(jì)用于驅(qū)動(dòng)高達(dá)165A的大電流負(fù)載。大電流負(fù)載非常適用于各種汽車應(yīng)用，可以替代電磁繼電器用來控制配電開關(guān)、加熱器和電熱塞，具有各種保護(hù)功能和診斷功能。功率晶體管由帶電荷泵的N通道功率MOSFET構(gòu)成，其內(nèi)部框圖如圖5所示。

圖5 BTS555內(nèi)部框圖

BTS555第2腳（IN）為輸入腳，低電平有效。第3腳（Vs）為電源引腳，其供電電壓范圍為5～34V。第1，5引腳為輸出到負(fù)載引腳，在大電流的應(yīng)用場(chǎng)合第1，5引腳必須相互短路。第4腳（IS）為診斷電流，該電流正比于負(fù)載電流。BTS555具有過載保護(hù)、電流限制、短路保護(hù)、過熱保護(hù)、過電壓保護(hù)（包括負(fù)載突降）以及可以檢測(cè)負(fù)載開路等功能。

IRLR024N（功率場(chǎng)效應(yīng)管）是一種壓控型場(chǎng)效應(yīng)管，由G極（柵極）、D極（漏極）、S極（源極）組成，和三極管的控制放大原理類似，不同的是三極管是流控型的，場(chǎng)效應(yīng)管是壓控型的，輸入電流極小，當(dāng)GS極電壓大于某一數(shù)值時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)管完全導(dǎo)通，當(dāng)GS極電壓為0時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)管完全關(guān)斷，介于兩者之間的就是場(chǎng)效應(yīng)管的放大區(qū)。

智能繼電器的控制原理如圖4所示。當(dāng)智能繼電器86端（SIG+）有信號(hào)電壓輸入時(shí)，IRLR024N場(chǎng)效應(yīng)管G極電壓升高，GS極電壓差變大，D極對(duì)S極導(dǎo)通，BTS555第2腳電壓被拉低，BTS555第3腳和第1，5腳導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)負(fù)載工作。

3 總結(jié)

智能型繼電器和普通電磁繼電器相比沒有硬觸點(diǎn)，開關(guān)頻率高，開關(guān)斷開時(shí)不會(huì)拉弧，觸點(diǎn)容量大。信號(hào)輸入端可以去除雜散信號(hào)干擾，供電端電壓過大，可以觸發(fā)保護(hù)電路。特殊的診斷電路可以完成對(duì)負(fù)載電流的診斷。了解智能繼電器的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)、工作原理，維修起來必然事半功倍。