了解开关极和投掷的基本原理

大多数用户认为开关与开灯和关灯联系在一起,但这些简单的装置几乎在每个电子应用中都有用。例如,机电开关可在电路中断开或形成连接。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开关。

电气开关的类型

电路设计中最常见的四种开关类型是:

  • 单刀单掷 (SPST)
  • 单刀双掷 (SPDT)
  • 双刀单掷 (DPST)
  • 双刀双掷 (DPDT)

手动开关在日常生活中更常见,但您也可以将同样的概念应用于继电器。继电器是电动机电开关。每种开关都有两个控制电路的主要部件:开关极和开关掷。

  • 开关极:开关极描述了开关或继电器所控制的独立电路的数量。正如我们稍后将看到的,单刀单掷 (SPST) 开关控制一个单一电路。

  • 开关掷:开关掷描述了开关的每个极点可以拥有的输出连接数量。例如,单刀双掷 (SPDT) 开关有一个单极和两个不同的开关输出选项。

什么是 SPST 开关?

最简单的开关形式是 SPST 开关。SPST 开关包含单个电路的基本“ON/OFF”控制,由两个用作电气连接点的端子组成。开关转到“ON”,在两个端子之间建立连接。开关转到“OFF”,断开端子连接。

您现在所在房间的电灯开关可能使用的就是 SPST 开关。当处于“OFF”位置时,电路断开,灯熄灭。当开关设置为“ON”时,两个相连的端子接通电路,电灯点亮。

什么是 SPDT 开关?

SPDT 开关由三个端子组成,连接源端子和两个输出端子中的一个。SPDT 开关允许“ON/ON”配置,这意味着开关的输入端总是完成开关控制的两个可能电路中的一个。

  • 如果开关处于“ON-1”位置,则输入端子与第一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“ON-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。

由于两种电路选项都依赖于输入端子,因此该开关是单极开关,因为在任何给定时间都只能存在一个完整的电路。令人困惑的是,某些 SPDT 开关还存在第三种配置。此第三个开关可以设置为“OFF”状态,在这种状态下,电路一或电路二都不完整。这种 SPDT 开关配置被标注为“ON/OFF/ON”。

什么是 DPST 开关?

一个双刀单掷 (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(但绝不是相互连接)。DPST 开关可用于“ON/OFF”配置,其端子对要么连接 ("ON"),要么不连接 ("OFF")。

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,它们与端子 2 和 4 完全电隔离。
  • 端子 2 和 4 是第二对。
  • 如果开关处于 "ON" 位置,它在端子 1 和 3 之间建立连接,完成电路 1。
  • 端子 2 和 4 同时连接以完成隔离电路 2。

从功能上讲,一个 DPST 开关相当于两个串联的 SPST 开关。DPST 开关的主要优点是两条电路完全相互隔离。这种设置在不同电压的应用中非常有利。DPST 开关的一个实际例子是,状态灯电路指示高压负载电路的连接情况。

什么是 DPDT 开关?

一个双刀双掷 (DPDT) 开关由六个端子组成,其中两个是独立的输入端子。每个极点都可以完成两个不同的电路。换言之,每个输入端连接两个输出端,所有四个输出端都是独立的。DPDT 开关是我们将在此讨论的最先进的开关类型,因此在订购 DPDT 开关时,请务必查阅数据手册。

下图来自 NKK Switches 双密封防水封装 S 系列 S7AWB 开关

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请注意数据手册底部的“Throw & Schematics”部分。此部分显示了两个输入端子(2 和 5)及其各自的输出端子(1 和 3 以及 4 和 6)。S7AWB 型号包括三个开关位置(上、中、下)。当开关处于“上”位置时,输入端子 2 连接到输出端子 3。输入端子 5 被电隔离,但连接到输出端子 6。

当设计和购买开关和继电器时,记住两个要点:

  • 制造商通常会将更复杂的开关封装用于更简单的型号,从而节省制造成本。例如,S21AWB 是一种更简单的 DPST 开关,但它与其他 S 系列开关采用了相同的双重密封防水封装。数据表中的其余型号均为 DPDT 开关。在某些特殊情况下,开关端子可能会完全闲置,因此在为开关接线时,请参考相关数据表。

  • 开关通常具有“瞬间策略”,非常适合特定应用。瞬间策略就好像汽车的自动车窗按钮 ― 开关位置只有在用户操作时才有效。一旦用户不再操作,开关就会返回到其原始位置。上面的数据表使用括号来表示瞬时策略特征。具有瞬时开关配置的开关可能被列为 "(ON) OFF ON" 或 "(ON) OFF (ON)"。

结论

许多其他类型的开关具有不同的极点/投掷配置,例如 6PDT 拨动开关或 DP3T 拨动开关。旋转开关由几乎无限数量的极点和投掷组合组成。在设计简单和复杂电路时,理解极点和投掷组合的基本类型将大有裨益。


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