電源開關對于任何電路來說都是必不可少的重要組成構件。電源開關是一種旨在中斷電路中電流流動的設備。簡而言之,開關可以接通或斷開電路。每個電氣和電子應用程序都使用至少一個開關來執行設備的開和關的操作。因此,開關是控制系統的一部分,沒有它,就無法實現控制操作。開關可以執行兩種功能,即完全打開(通過關閉其觸點)或完全關閉(通過打開其觸點)。當開關的觸點閉合時,開關會為電流流動創建閉合路徑,因此負載會消耗來自電源的功率。當開關的觸點打開時,負載不會消耗功率。
開關的應用衆多,廣泛應用于家庭、汽車、工業、軍事、航空航天等領域。在家庭和辦公室應用中,我們使用簡單的搖臂開關來打開和關閉電燈、計算機、風扇等設備。在某些應用中,會應用其中兩個或多個開關連接以控制一個來自多個位置的電力負載,例如雙向開關。
從開關的控制方式上分,開關可以有兩種類型,機械的或是電子的,機械開關是物理開關,必須通過移動、按下、釋放或觸摸其觸點來物理激活。電子開關不需要任何物理接觸來控制電路,它們由半導體組成的開關電路來發揮作用。
一、 機械式開關
機械開關是應用最廣泛的開關。它們可以根據驅動方法(手動、限位和過程開關)、觸點數量(單觸點和多觸點開關)、極數擲數(1極1擲或多擲)、操作和構造(按鈕、切換、旋轉、操縱杆等),基于狀态(瞬時和鎖定開關)等來劃分不同類型。但它們的共同點是都必須通過外力物理方式來實現開關操作。
機械式開關以構造簡單、經濟易用而廣受歡迎。最簡單的單刀單擲開關,僅由一個輸入觸點和一個輸出觸點組成,它就能實現電路的通斷作用,它簡單的構造也就決定了它的耐用和非常低廉的成本。如果給它再增加一擲,那就會成為單刀雙擲開關,開關就有控制另一條線路的功能,當然兩條線路的狀态是互斥的,即一條接通别一條就會相應的短路。雙刀單擲開關、雙刀雙擲開關也是同樣的原理。
機械式開關具有穩定性強、抗幹擾、經濟耐用、耐高溫、高寒、對濕度和抗粉塵基本無要求的優點,使其一直在電源開關界占有絕對領先地位。但機械式開關也有其不足,如必須給它施加外力才能完成操作,無法适應短時間内的高頻次工作,接通時開關觸點容易打火,造成開關觸點更容易磨損,此外,純粹的機械式開關無法控制通過開關的電流大小。
二、 電子式開關
電子式開關也被稱為固态開關,因為沒有物理運動部件,因此沒有物理接觸。大多數電子式開關由半導體開關控制。當今的市場上有不同類型的固态開關,它們具有不同的尺寸和額定值。電子式開關不是簡單的對機械式開關進行了電子化改造,它的核心沒有機械式觸點,而是由半導體來控制,因此電子式開關更像是水閥,除了開和關的狀态,它還可以輕松控制通過開關的電流大小而不需要額外的電阻類的組件。
電子式開關可以分為紅外式、光敏式、熱敏式、聲敏式及氣敏式。紅外式開關利用紅外探測器來開啟/關閉線路。一般情況下,當一個人在 5 米區域内接近傳感器時,傳感器即可感受到人體紅外線從而接通線路。人離開感應區域後,紅外感應開關會按照設定的延時時間自動關閉。光敏式、熱敏式、聲敏式、氣敏式開關則會根據光、熱、聲音、氣體(如一氧化碳)這些環境因素,隻要達到開關所設定的阈值,就會觸發半導體開關對電流通導或是阻塞。
電子式開關在一定程度上是智能的,并不需要人工去幹預就能自動工作。但它也是嬌貴的,因為它們的核心是感應器和半導體開關,它們都有精确的工作條件限定,高度受限于使用環境的溫度、濕度及電壓、電流範圍等因素,如果超限使用它們很容易損壞。但電子式開關的接通頻率可以很高,達到毫秒級别也是容易實現的,而且電子式開關由于沒有金屬觸點,因此在接通瞬間沒有産生電火花的可能。電子式開關在特定的場所有着無可替代的優勢,它們廣泛使用在感應燈、一氧化碳報警器以及諸多精密儀器中。
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