開關(guān)是一種電氣元件，可以自動(dòng)（或）手動(dòng)閉合或斷開電路。開關(guān)主要與ON（打開）和OFF（關(guān)閉）機(jī)制一起使用。許多電路包含影響電路功能或激活某些電路屬性的開關(guān)。

一、開關(guān)的特點(diǎn)：

應(yīng)用決定開關(guān)類型：撥動(dòng)開關(guān)、按鈕開關(guān)、旋轉(zhuǎn)開關(guān)、流量開關(guān)或限位開關(guān)。

開關(guān)可以控制的電路數(shù)量（極）和它可以鏈接的位置或輸出（投擲）。

耐用性和導(dǎo)電性取決于接觸材料，通常是銀、金或銅。

開關(guān)的最大安全電流和電壓。

接合（或）切換開關(guān)所需的力。

交換機(jī)在發(fā)生故障之前可以激活的次數(shù)。

交換機(jī)在發(fā)生故障之前可以完成的電氣負(fù)載作次數(shù)。

面板安裝、表面安裝（或）通孔開關(guān)安裝。

防水、防塵和耐嚴(yán)酷溫度是環(huán)境適應(yīng)性的例子。

物理尺寸和設(shè)計(jì)會(huì)影響可用性和電路或設(shè)備集成。

二、開關(guān)的類型：

一般來說，電路中使用兩種類型的開關(guān)：機(jī)械開關(guān)和電子開關(guān)。

三、機(jī)械開關(guān)：

機(jī)械開關(guān)根據(jù)它們閉合的連接進(jìn)行分類：極和投擲是決定開關(guān)連接類型的兩個(gè)重要組成部分。

極：極表示開關(guān)控制的電路數(shù)。單極（SP）開關(guān)調(diào)節(jié)單個(gè)電路。雙極（DP）開關(guān)調(diào)節(jié)兩個(gè)獨(dú)立的電路?！皹O”的數(shù)量表示由開關(guān)控制的不同電路的數(shù)量。

投：投擲次數(shù)決定了每個(gè)開關(guān)極可以與其輸入建立多少個(gè)可能的輸出連接。單擲（ST）開關(guān)是一種基本的開/關(guān)開關(guān)。當(dāng)開關(guān)打開時(shí)，電流在其兩個(gè)端子之間流動(dòng)。

當(dāng)開關(guān)關(guān)閉時(shí)，端子未連接，因此沒有電流流動(dòng)。“投擲”的次數(shù)表示開關(guān)可能采用的不同位置的數(shù)量。

單擲開關(guān)只有一對(duì)觸點(diǎn)，可以關(guān)閉或打開。雙擲開關(guān)可以連接到另外兩個(gè)觸點(diǎn)，一個(gè)三擲開關(guān)可以連接到三個(gè)觸點(diǎn)，等等。

1．機(jī)械開關(guān)的類型：

開關(guān)的基本類型是：

1）SPST-單刀單擲開關(guān)；

2）PDT–單刀雙擲開關(guān)；

3）DPST–雙刀單擲開關(guān)；

4）DPDT–雙刀雙擲開關(guān)；

5）壓力開關(guān)；

6）撥動(dòng)開關(guān)；

7）限位開關(guān)；

8）浮球開關(guān)；

9）流量開關(guān)；

10）按鈕開關(guān)；

11）溫度開關(guān)；

12）縱桿開關(guān)；

13）旋轉(zhuǎn)開關(guān)。

2．不同開關(guān)的功能：

1）SPST–單刀單擲開關(guān)：

單刀單擲（SPST）是一種簡(jiǎn)單的開/關(guān)開關(guān)，可連接或斷開兩個(gè)端子。

SPST開關(guān)切換電路的電源。

這些開關(guān)是撥動(dòng)開關(guān)。

該開關(guān)具有輸入和輸出連接。

基本的電燈開關(guān)圖顯示，它控制一根電線（桿）并進(jìn)行一次連接（投擲）。

這是一個(gè)開/關(guān)開關(guān);當(dāng)開關(guān)關(guān)閉或打開時(shí)，電流流過端子，電路中的燈泡會(huì)發(fā)光。

一旦開關(guān)打開或關(guān)閉，就沒有電流流過電路。

2）SPDT–單刀雙擲開關(guān)：

該開關(guān)上有兩個(gè)輸出端子和一個(gè)輸入端子。

這意味著它有兩個(gè)ON和一個(gè)OFF位置。

在大多數(shù)電路中，這些開關(guān)充當(dāng)轉(zhuǎn)換點(diǎn)，將輸入連接到兩個(gè)輸出選項(xiàng)之一。

默認(rèn)情況下，通常閉合的觸點(diǎn)連接到輸入，而常開觸點(diǎn)在ON作期間連接。

3）DPST–雙刀單擲開關(guān)：

該開關(guān)有4個(gè)端子、2個(gè)輸入觸點(diǎn)和2個(gè)輸出觸點(diǎn)。

它就像2個(gè)獨(dú)立的SPST配置同時(shí)工作一樣。

它只有一個(gè)ON狀態(tài)，但可以同時(shí)激活兩個(gè)觸點(diǎn)，將每個(gè)輸入觸點(diǎn)連接到匹配的輸出觸點(diǎn)。

在OFF位置，兩個(gè)開關(guān)都打開。

該開關(guān)同時(shí)控制兩個(gè)電路。

這些開關(guān)還可以具有常開（或）常閉觸點(diǎn)。

4）DPDT–雙刀雙擲開關(guān)：

帶雙開/關(guān)開關(guān)，有兩個(gè)開位置。&6個(gè)端子：2個(gè)輸入和4個(gè)輸出連接。

它的行為類似于并發(fā)運(yùn)行的兩種不同的SPDT配置。

一個(gè)位置將2個(gè)輸入觸點(diǎn)連接到相同的輸出觸點(diǎn)，而另一個(gè)位置將它們連接到相對(duì)的輸出觸點(diǎn)。

5）壓力開關(guān)：

在工業(yè)環(huán)境中，這些開關(guān)經(jīng)常用于檢查氣動(dòng)和液壓系統(tǒng)中的壓力。

它們根據(jù)監(jiān)測(cè)的壓力范圍分為活塞式、金屬波紋管式和隔膜式壓力開關(guān)。

每種類型的壓力傳感元件都會(huì)觸發(fā)一系列單極或雙極連接。

這些開關(guān)由一個(gè)半圓表示，平面部分連接到一條線上。

它們可以設(shè)置為常閉或常開的開關(guān)。

6）撥動(dòng)開關(guān)：

手柄、杠桿或搖擺機(jī)構(gòu)控制撥動(dòng)開關(guān)。它通常用于調(diào)節(jié)燈光。

這些開關(guān)的杠桿通常可以在多種設(shè)置下調(diào)節(jié)，包括SPDT、SPST、DPST和DPDT。

它們可以承受高電流（高達(dá)10A）或低電流。

撥動(dòng)開關(guān)有多種額定值、尺寸和樣式，以適應(yīng)不同的應(yīng)用。

ON位置可以是任何杠桿位置，但向下位置通常被視為ON或關(guān)閉。

7）限位開關(guān)：

它們旨在根據(jù)組件的存在（或）不存在或設(shè)備的移動(dòng)來運(yùn)行，而不是人手作。

這些開關(guān)采用保險(xiǎn)杠式臂，當(dāng)組件與其接觸時(shí)，該臂會(huì)做出響應(yīng)。這會(huì)導(dǎo)致開關(guān)觸點(diǎn)的位置發(fā)生變化。

8）浮球開關(guān)：

浮球開關(guān)主要用于根據(jù)集水槽或水箱中的水或液體調(diào)節(jié)直流和交流電動(dòng)泵。

當(dāng)水箱浮子上升或下降時(shí)，該開關(guān)會(huì)根據(jù)水位激活。

電觸點(diǎn)由于桿（或）鏈條組件和配重浮動(dòng)而打開或關(guān)閉。汞燈泡式開關(guān)是另一種浮球開關(guān)，沒有任何浮桿或鏈條配置。

該燈泡具有汞觸點(diǎn)，因此當(dāng)液位發(fā)生變化時(shí)，觸點(diǎn)的狀況也會(huì)發(fā)生變化。

這些浮球開關(guān)有兩種類型：常閉式和常開式。

9）流量開關(guān)：

這些主要用于識(shí)別通過管道或管道的空氣或液體的流動(dòng)。速動(dòng)用于生產(chǎn)氣流開關(guān)，通常稱為微動(dòng)開關(guān)。

金屬臂上固定著這個(gè)微動(dòng)開關(guān)。一塊薄金屬或塑料連接到這個(gè)金屬臂上。

當(dāng)大量空氣流過塑料或金屬部件時(shí)，金屬臂會(huì)移動(dòng)，進(jìn)而激活開關(guān)的觸點(diǎn)。

放置在管道中液體流上的槳葉是液體流量開關(guān)的一個(gè)特征。當(dāng)液體通過管道時(shí)，當(dāng)力施加到槳葉上時(shí)，觸點(diǎn)的位置會(huì)發(fā)生變化。

上圖描述了用于液體和空氣流動(dòng)的開關(guān)標(biāo)志。檢測(cè)液體運(yùn)動(dòng)或流動(dòng)的槳由開關(guān)上的標(biāo)志符號(hào)指示。

此外，這些開關(guān)具有常開（或）常閉類型的配置。

10）按鈕開關(guān)：

它是一種瞬態(tài)觸點(diǎn)開關(guān)，在施加壓力（或）按下按鈕時(shí)連接或斷開。

通常，這種壓力是由用手指按下的按鈕提供的。

當(dāng)壓力被移除時(shí)，該按鈕會(huì)返回到其通常的位置。

內(nèi)部彈簧機(jī)構(gòu)控制按鈕的2種狀態(tài)（按下和釋放）。

它由固定和可移動(dòng)觸點(diǎn)組成，固定觸點(diǎn)與要開關(guān)的電路串聯(lián)，可移動(dòng)觸點(diǎn)通過按鈕連接。

按鈕分為三種類型：通常打開的按鈕、常閉按鈕和雙作用按鈕，如上圖所示。

雙作用按鈕通常用于作兩個(gè)電路。

11）溫度開關(guān)：

利用熱膨脹原理的雙金屬帶是應(yīng)用最廣泛的熱檢測(cè)元件。

兩種不同的金屬（每種金屬具有不同的熱膨脹率）連接形成雙金屬帶。

當(dāng)條帶因溫度而彎曲或纏繞時(shí)，開關(guān)觸點(diǎn)被激活。使用汞玻璃管是作溫度開關(guān)的另一種方法。

熱量導(dǎo)致管中的汞膨脹，產(chǎn)生為連接提供動(dòng)力的壓力。

12）縱桿開關(guān)：

便攜式設(shè)備使用縱桿開關(guān)，這是一種便攜式控制設(shè)備。它們的一個(gè)杠桿可以以不同的方式移動(dòng)。

當(dāng)移動(dòng)控制桿時(shí)，一個(gè)（或多個(gè)）開關(guān)觸點(diǎn)被激活。

對(duì)于縱上、下、左、右等運(yùn)動(dòng)，縱桿是理想的選擇。

它們經(jīng)常出現(xiàn)在起重機(jī)、電纜控制器和機(jī)械中。

13）旋轉(zhuǎn)開關(guān)：

使用這些開關(guān)，一條線路可以連接到多條線路。

通信設(shè)備（用于頻道選擇）、多頻段無線電（用于頻段選擇）和電表（用于范圍選擇）都包含它們。

根據(jù)極數(shù)（連接線路）和投擲數(shù)（連接方式），這些開關(guān)有單極、12路、2極、6路、3極、4路和4極3路配置。

它們有幾個(gè)連接到旋鈕（移動(dòng)觸點(diǎn)）的固定觸點(diǎn)。

四、電子開關(guān)：

電子開關(guān)通常被稱為固態(tài)開關(guān)，因?yàn)闆]有任何物理移動(dòng)元件，因此沒有任何必要的物理接觸。半導(dǎo)體開關(guān)負(fù)責(zé)控制大多數(shù)電器，包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和暖通空調(diào)設(shè)備。

目前市場(chǎng)上有不同范圍的固態(tài)開關(guān)，適用于消費(fèi)類、工業(yè)應(yīng)用和汽車。這些開關(guān)有各種尺寸和額定值。

1．電子開關(guān)的類型：

1）雙極晶體管；

2）MOSFET；

3）IGBT；

4）雙向可控硅開關(guān)；

5）DIAC；

6）SCR；

7）柵極關(guān)斷晶閘管；

8）功率二極管。

2．不同電子開關(guān)的功能：

1）雙極晶體管：

晶體管是一種固態(tài)開關(guān)，其功能與典型開關(guān)類似，既允許電流流動(dòng)，要么阻止電流流動(dòng)。

開關(guān)電路中的晶體管在ON條件下以飽和模式工作，在OFF（或）電流阻斷條件下以截止模式工作。開關(guān)應(yīng)用不使用晶體管的有源區(qū)域。

當(dāng)向NPN或PNP晶體管施加適當(dāng)?shù)幕鶚O電流時(shí)，它會(huì)運(yùn)行或打開。當(dāng)小電流通過驅(qū)動(dòng)電路（連接在基極和發(fā)射極上）提供的基極時(shí)，晶體管激活集電極-發(fā)射極路徑。

當(dāng)基極電壓降低到略微負(fù)值并且基極電流被消除時(shí)，它被關(guān)閉。盡管僅使用較小的基極電流，但它可以通過集電極-發(fā)射極路徑承載更高的電流。

2）MOSFET：

最流行的半導(dǎo)體開關(guān)器件可能是MOSFET。MOSFET是單極性高頻開關(guān)器件。大多數(shù)電力電子設(shè)備都采用這種開關(guān)技術(shù)。漏極、源極和柵極是它的端子。

電壓控制器件通過控制輸入電壓（柵極到源極）來調(diào)節(jié)漏極和源極之間的電阻來控制開/關(guān)狀態(tài)。

存在P溝道或N溝道MOSFET。相對(duì)于源極的正VGS使N溝道MOSFET導(dǎo)通（假設(shè)VGS為>閾值電壓）。

P溝道MOSFET的工作原理與N溝道MOSFET類似，但使用反向電壓極性。當(dāng)VGS和VDD為負(fù)時(shí)，源極切換P溝道MOSFET。

3）IGBT：

絕緣柵雙極晶體管（或IGBT）結(jié)合了功率MOSFET和雙極結(jié)型功率晶體管的許多優(yōu)點(diǎn)。

它的導(dǎo)通條件壓降降低（<MOSFET的壓降，更接近功率晶體管），并且是與MOSFET一樣的壓控器件。

它是一種具有三個(gè)端子的高速半導(dǎo)體開關(guān)器件。這些端子是柵極、發(fā)射極和集電極。

在柵極和發(fā)射極上施加正電壓（高于閾值電壓）將激活I(lǐng)GBT，就像MOSFET一樣。

通過將施加到柵極發(fā)射極的電壓降低到零，可以關(guān)閉IGBT。為了最大限度地減少關(guān)斷損耗并正確關(guān)閉IGBT，通常需要負(fù)電壓。

4）雙向可控硅開關(guān)：

可控硅開關(guān)（TRIodeAC）開關(guān)是將兩個(gè)SCR連接到一個(gè)柵極端子的雙向開關(guān)。

這些設(shè)備用于調(diào)光器、電機(jī)速度控制器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、壓力控制系統(tǒng)和其他交流控制設(shè)備，因?yàn)樗鼈兛梢怨芾碚?fù)電壓峰值水平的交流電源。

5）DIAC：

DIAC（或DIode交流開關(guān)）是一種雙向開關(guān)設(shè)備，具有兩個(gè)非陽極和陰極端子，因?yàn)樗梢栽谌我环较蚣せ?。DIAC似乎可以兩種方式使用。

6）SCR：

可控硅整流器（SCR）是用于功率控制的常用高速開關(guān)器件。

二極管有三個(gè)端子：陽極、陰極和柵極，并且是單向的。

SCR通過調(diào)整其柵極輸入以及陽極和陰極端子偏置來打開和關(guān)閉。SCR的4個(gè)交替P層和N層生成結(jié)J1、J2和J3。

7）柵極關(guān)斷晶閘管：

GTO是一種雙極性半導(dǎo)體開關(guān)器件。柵極、陰極和陽極是它的端子。顧名思義，這種開關(guān)設(shè)備可以通過柵極端子關(guān)閉。

小的正柵極電流可實(shí)現(xiàn)GTO導(dǎo)通。負(fù)柵極脈沖將其關(guān)閉。柵極端子上的雙箭頭表示GTO符號(hào)中的雙向電流。

8）功率二極管：

二極管在高阻抗和低阻抗?fàn)顟B(tài)之間切換。二極管由硅和鍺制成。

為了在更大的電流和結(jié)溫下工作，功率二極管通常由硅制成。這些是通過連接p和n半導(dǎo)體制成的PN結(jié)。它有陽極和陰極端子。

當(dāng)陽極為正極而陰極為負(fù)極時(shí)，PN結(jié)正向偏置并導(dǎo)通（如ON開關(guān)）。當(dāng)陰極端子相對(duì)于陽極為正時(shí)，反向偏置PN結(jié)可防止電流流動(dòng)。