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了解开关极和换向的基本原理

机电开关16 11月 2023
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大多数用户将开关与控制灯的开启和关闭联系在一起,但这些简单的设备几乎在每个电子应用中都发挥作用。 机电开关,例如,在电路中断开或连接。让我们看看最常见的开关类型以及如何在下一个电路设计中应用它们。 

电气开关的类型

电路设计中最常见的四种开关类型是:

  • 单极单掷 (SPST)
  • 单极双掷 (SPDT)
  • 双极单掷 (DPST)
  • 双极双掷 (DPDT)
手动开关在日常生活中更为常见,但您可以将相同的概念应用于继电器。继电器是电动动作的机电开关。每种类型的开关都有两个控制电路的主要组件:开关极和开关掷。
  • 开关极:开关极描述了开关或继电器控制的独立电路数量。如我们稍后将看到的,单极单掷(SPST)开关控制一个电路。
  • 开关掷:开关掷描述了开关的每个极可以具有的输出连接数量。例如,单极双掷(SPDT)开关具有一个极和两个不同的开关输出选项。

什么是SPST开关?

开关最简单的形式是SPST开关。SPST开关提供单个电路的基本“开/关”控制,并由两个作为电气连接点的端子组成。打开开关“开”以建立两个端子之间的连接。将开关调至“关”以消除端子之间的连接。   您所在房间的灯开关可能使用的是SPST开关。当处于“关”位置时,电路断开,灯熄灭。当开关设置为“开”时,两个连接的端子完成电路,灯亮起。

什么是SPDT开关?

一个SPDT开关由三个端子组成,它连接源端子和两个输出端子之一。一个SPDT开关允许“开/开”配置,这意味着开关的输入端子始终完成开关控制的两个可能电路之一。

  • 如果开关处于“开-1”位置,则输入端子与第一个输出端子之间的连接建立,从而完成第一个电路。
  • 如果开关设置为“开-2”,则第二个输出端子与输入端子建立连接,从而完成第二个电路。
由于两个电路选项都依赖于输入端子,这个开关是一个单极开关,因为在任何给定时间只能存在一个完整的电路。令人困惑的是,一些SPDT开关存在第三种配置。这第三个开关可以设置为“关”状态,在这种状态下,电路一或二都不完整。这个SPDT开关配置被标记为“开/关/开”。

什么是DPST开关?

一个 双极单掷 (DPST) 开关有四个不同的端子,通常用于将两个源端子连接到各自的输出端子(但从不相互连接)。DPST 开关可以用于“开启/关闭”配置,其中其端子对要么连接(“开启”),要么不连接(“关闭”)。 假设开关有四个端子,编号为 1、2、3 和 4:

  • 端子 1 和 3 是第一对端子,并且与端子 2 和 4 完全电隔离。
  • 端子 2 和 4 是第二对端子。
  • 如果开关处于“开启”位置,它会在端子 1 和 3 之间创建连接,从而完成电路 1。
  • 端子 2 和 4 同时连接以完成隔离的电路 2。
在功能上,DPST 开关与两个同步操作的 SPST 开关相同。DPST 开关的主要优点是两个电路完全相互隔离。这种设置在具有不同电压的应用中可能是有利的。DPST 开关的一个实际例子是状态灯电路指示更高电压负载电路的连接。

什么是DPDT开关?

一种 双刀双掷 (DPDT) 开关由六个端子组成,其中两个是独立的输入端子。每个刀片可以完成两个不同的电路。换句话说,每个输入端子连接两个输出端子,所有四个输出端子都是独立的。DPDT 开关是我们这里介绍的最先进类型的开关,因此在订购 DPDT 开关时一定要查阅数据表。 下图来自 NKK Switches' 双密封、防水包装的 S系列 S7AWB 开关。

Fundamentals of Switch Poles Throws

注意在数据表底部的“Throw & Schematics”部分。该部分显示了两个输入端 (2 和 5) 及其各自的输出端 (1 和 3 以及 4 和 6)。S7AWB 型号由三个开关位置组成(上、中、下)。当开关处于“UP”位置时,输入端子 2 连接到输出端子 3。输入端子 5 电气隔离,但连接到输出端子 6。 在设计和选购开关和继电器时,请记住两个重要点:

  • 制造商经常通过使用更复杂开关的封装来节省简单型号的制造成本。例如,S21AWB 是一个简单的 DPST 开关,但它装在与其他 S 系列开关相同的双密封防水封装中。数据表中其余型号均为 DPDT 开关。在某些特殊情况下,开关端子可能完全未使用,因此在连接开关时请参阅相关数据表。
  • 开关常具有适合特定应用的“瞬时触发”。将瞬时触发想象为汽车的自动窗按钮——开关位置仅在用户启动时有效。一旦用户松开,开关将返回到其原始位置。上面的数据表使用括号表示瞬时触发功能。具有瞬时开关配置的开关可能列为“(ON) OFF ON”或“(ON) OFF (ON)”。

总结

许多其他类型的开关具有各种极/位配置,如 6PDT 拨动开关或 DP3T 拨动开关。 旋转开关 包含几乎无限数量的极和位组合。了解基本的极和位组合类型将对设计简单和复杂的电路大有帮助。

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