雖然繼電器(relay)運(yùn)作時(shí)耗電量大，但仍然是設(shè)計(jì)工程師百寶箱中最有用的組件之一，此弱點(diǎn)可以透過一些非靜態(tài)驅(qū)動(dòng)器和專用IC來克服。

這類機(jī)電組件(你可以認(rèn)為它們是主動(dòng)或被動(dòng)組件)是電子工程工具套件中最早問世的組件之一；盡管現(xiàn)在已有替代組件如固態(tài)繼電器(SSR)和光耦合器(光隔離器)，能在某些情況下取代繼電器，但在許多情況下，繼電器仍然是最佳或唯一的解決方案。

為什么不是呢？沒錯(cuò)，繼電器是「老古董」了，或許并沒有很多菜鳥工程師給予它應(yīng)有的尊重或考慮，但市場上具有規(guī)格極其廣泛、數(shù)不清的繼電器型號(hào)，這足以證明其價(jià)值。我相信繼電器每年的銷售量都有數(shù)百萬顆(而且我們還沒考慮RF繼電器)。

讓我們面對(duì)現(xiàn)實(shí)：繼電器容易使用，尺寸也容易調(diào)整，輸入線圈和輸出觸點(diǎn)可以有完全不同的額定值(包括電流、電壓、AC和DC)；觸點(diǎn)在很大程度上是不挑訊號(hào)的；觸點(diǎn)很容易「浮動(dòng)」(未接地)；觸點(diǎn)配置可以針對(duì)具體情況而變化，包括常開(NO)、常閉(NC)，同時(shí)NO和NC；還有多個(gè)獨(dú)立的極點(diǎn)(pole)以及各種安裝方式，以上只是幾個(gè)例子。

它的另一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)是線圈驅(qū)動(dòng)側(cè)電路和觸點(diǎn)閉合側(cè)之間是絕對(duì)隔離的。簡而言之，繼電器可以做很多事情，但不會(huì)出現(xiàn)令人頭痛或意外的情況。此外，如果在規(guī)格范圍內(nèi)使用，一顆高質(zhì)量繼電器具有超過百萬次的使用壽命，還有什么不好的？

實(shí)際上，繼電器的確有一個(gè)缺點(diǎn)，就是其固有的物理缺陷：耗電量大──它的「近親」螺線管(solenoid)也有這種缺陷。作為一種基于磁場能量的組件，它需要電流激勵(lì)線圈，而電流就意味著耗散功率(這顯然是一種浪費(fèi))和發(fā)熱(這會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的后果)。

幸運(yùn)的是，有一些方法可以解決這個(gè)難題。首先，我們要知道繼電器的「保持」(hold)電流通常約為其吸合(pull-in)電流的一半，有鑒于此，有不少聰明人想出將電容應(yīng)用于例如RC計(jì)時(shí)電路、古老的555定時(shí)器等其他電路中，將繼電器電流從其較高的吸合值切換到較低的保持值。雖然這些解決方案得付出一些代價(jià)，但還是值得的，這樣就可以擺脫過去那種簡單的「通電后就放任不管」的做法，從而減少不必要的耗電。

例如，可以采用具有可變占空比的PWM設(shè)計(jì)方案，這是降低功耗的常用技巧，如圖1(Case2)；隨著占空比減小，平均功耗也會(huì)降低。其中的「撇步」是不管占空比如何，要保持脈沖速率足夠高，以便繼電器的時(shí)間常數(shù)可以平均電流和合力。有鑒于繼電器是一種機(jī)電組件，產(chǎn)生如此高重復(fù)率的PWM訊號(hào)原則上不是問題，但實(shí)際上它會(huì)給微控制器帶來負(fù)擔(dān)。

IC供貨商知道這一點(diǎn)，也知道繼電器是一個(gè)很好的機(jī)會(huì)。這就是為什么有專門針對(duì)這一應(yīng)用的IC，例如德州儀器(TI)的DRV110PWM電流控制器，可以減輕微控制器的負(fù)載(圖1的Case3)，還允許使用者設(shè)置初始啟動(dòng)電流、達(dá)到峰值電流的時(shí)間、保持電流和其他參數(shù)。

由于電路設(shè)計(jì)中不可避免的高溫問題，對(duì)啟動(dòng)和保持電流進(jìn)行單獨(dú)控制非常重要。當(dāng)繼電器線圈由于施加電流溫度升高時(shí)，其銅繞組(copperwinding)的電阻會(huì)顯著增加。

這反過來降低了線圈的電流，以及減少產(chǎn)生磁場的安培匝數(shù)(ampere-turns)。結(jié)果則可能是繼電器線圈接收不到足夠的吸合電流，只是「輕輕」吸合或是根本沒有吸合；也有可能在較高溫度期間保持電流太低，會(huì)無預(yù)警斷線。需要小心研究產(chǎn)品規(guī)格表并分析驅(qū)動(dòng)情況。

因此，不要害怕繼電器，它會(huì)是可行的解決方案──很多時(shí)候還是最好、甚至是唯一的解決方案，特別是在控制訊號(hào)和負(fù)載非常不同或需要隔離的情況下...