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

一、開關的特點：

應用決定開關類型：撥動開關、按鈕開關、旋轉開關、流量開關或限位開關。

開關可以控制的電路數(shù)量（極）和它可以鏈接的位置或輸出（投擲）。

耐用性和導電性取決于接觸材料，通常是銀、金或銅。

開關的最大安全電流和電壓。

接合（或）切換開關所需的力。

交換機在發(fā)生故障之前可以激活的次數(shù)。

交換機在發(fā)生故障之前可以完成的電氣負載作次數(shù)。

面板安裝、表面安裝（或）通孔開關安裝。

防水、防塵和耐嚴酷溫度是環(huán)境適應性的例子。

物理尺寸和設計會影響可用性和電路或設備集成。

二、開關的類型：

一般來說，電路中使用兩種類型的開關：機械開關和電子開關。

三、機械開關：

機械開關根據(jù)它們閉合的連接進行分類：極和投擲是決定開關連接類型的兩個重要組成部分。

極：極表示開關控制的電路數(shù)。單極（SP）開關調節(jié)單個電路。雙極（DP）開關調節(jié)兩個獨立的電路。“極”的數(shù)量表示由開關控制的不同電路的數(shù)量。

投：投擲次數(shù)決定了每個開關極可以與其輸入建立多少個可能的輸出連接。單擲（ST）開關是一種基本的開/關開關。當開關打開時，電流在其兩個端子之間流動。

當開關關閉時，端子未連接，因此沒有電流流動。“投擲”的次數(shù)表示開關可能采用的不同位置的數(shù)量。

單擲開關只有一對觸點，可以關閉或打開。雙擲開關可以連接到另外兩個觸點，一個三擲開關可以連接到三個觸點，等等。

1．機械開關的類型：

開關的基本類型是：

1）SPST-單刀單擲開關；

2）PDT–單刀雙擲開關；

3）DPST–雙刀單擲開關；

4）DPDT–雙刀雙擲開關；

5）壓力開關；

6）撥動開關；

7）限位開關；

8）浮球開關；

9）流量開關；

10）按鈕開關；

11）溫度開關；

12）縱桿開關；

13）旋轉開關。

2．不同開關的功能：

1）SPST–單刀單擲開關：

單刀單擲（SPST）是一種簡單的開/關開關，可連接或斷開兩個端子。

SPST開關切換電路的電源。

這些開關是撥動開關。

該開關具有輸入和輸出連接。

基本的電燈開關圖顯示，它控制一根電線（桿）并進行一次連接（投擲）。

這是一個開/關開關;當開關關閉或打開時，電流流過端子，電路中的燈泡會發(fā)光。

一旦開關打開或關閉，就沒有電流流過電路。

2）SPDT–單刀雙擲開關：

該開關上有兩個輸出端子和一個輸入端子。

這意味著它有兩個ON和一個OFF位置。

在大多數(shù)電路中，這些開關充當轉換點，將輸入連接到兩個輸出選項之一。

默認情況下，通常閉合的觸點連接到輸入，而常開觸點在ON作期間連接。

3）DPST–雙刀單擲開關：

該開關有4個端子、2個輸入觸點和2個輸出觸點。

它就像2個獨立的SPST配置同時工作一樣。

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

在OFF位置，兩個開關都打開。

該開關同時控制兩個電路。

這些開關還可以具有常開（或）常閉觸點。

4）DPDT–雙刀雙擲開關：

帶雙開/關開關，有兩個開位置。&6個端子：2個輸入和4個輸出連接。

它的行為類似于并發(fā)運行的兩種不同的SPDT配置。

一個位置將2個輸入觸點連接到相同的輸出觸點，而另一個位置將它們連接到相對的輸出觸點。

5）壓力開關：

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

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

每種類型的壓力傳感元件都會觸發(fā)一系列單極或雙極連接。

這些開關由一個半圓表示，平面部分連接到一條線上。

它們可以設置為常閉或常開的開關。

6）撥動開關：

手柄、杠桿或搖擺機構控制撥動開關。它通常用于調節(jié)燈光。

這些開關的杠桿通常可以在多種設置下調節(jié)，包括SPDT、SPST、DPST和DPDT。

它們可以承受高電流（高達10A）或低電流。

撥動開關有多種額定值、尺寸和樣式，以適應不同的應用。

ON位置可以是任何杠桿位置，但向下位置通常被視為ON或關閉。

7）限位開關：

它們旨在根據(jù)組件的存在（或）不存在或設備的移動來運行，而不是人手作。

這些開關采用保險杠式臂，當組件與其接觸時，該臂會做出響應。這會導致開關觸點的位置發(fā)生變化。

8）浮球開關：

浮球開關主要用于根據(jù)集水槽或水箱中的水或液體調節(jié)直流和交流電動泵。

當水箱浮子上升或下降時，該開關會根據(jù)水位激活。

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

該燈泡具有汞觸點，因此當液位發(fā)生變化時，觸點的狀況也會發(fā)生變化。

這些浮球開關有兩種類型：常閉式和常開式。

9）流量開關：

這些主要用于識別通過管道或管道的空氣或液體的流動。速動用于生產氣流開關，通常稱為微動開關。

金屬臂上固定著這個微動開關。一塊薄金屬或塑料連接到這個金屬臂上。

當大量空氣流過塑料或金屬部件時，金屬臂會移動，進而激活開關的觸點。

放置在管道中液體流上的槳葉是液體流量開關的一個特征。當液體通過管道時，當力施加到槳葉上時，觸點的位置會發(fā)生變化。

上圖描述了用于液體和空氣流動的開關標志。檢測液體運動或流動的槳由開關上的標志符號指示。

此外，這些開關具有常開（或）常閉類型的配置。

10）按鈕開關：

它是一種瞬態(tài)觸點開關，在施加壓力（或）按下按鈕時連接或斷開。

通常，這種壓力是由用手指按下的按鈕提供的。

當壓力被移除時，該按鈕會返回到其通常的位置。

內部彈簧機構控制按鈕的2種狀態(tài)（按下和釋放）。

它由固定和可移動觸點組成，固定觸點與要開關的電路串聯(lián)，可移動觸點通過按鈕連接。

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電路。

11）溫度開關：

利用熱膨脹原理的雙金屬帶是應用最廣泛的熱檢測元件。

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。

當條帶因溫度而彎曲或纏繞時，開關觸點被激活。使用汞玻璃管是作溫度開關的另一種方法。

熱量導致管中的汞膨脹，產生為連接提供動力的壓力。

12）縱桿開關：

便攜式設備使用縱桿開關，這是一種便攜式控制設備。它們的一個杠桿可以以不同的方式移動。

當移動控制桿時，一個（或多個）開關觸點被激活。

對于縱上、下、左、右等運動，縱桿是理想的選擇。

它們經(jīng)常出現(xiàn)在起重機、電纜控制器和機械中。

13）旋轉開關：

使用這些開關，一條線路可以連接到多條線路。

通信設備（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。

它們有幾個連接到旋鈕（移動觸點）的固定觸點。

四、電子開關：

電子開關通常被稱為固態(tài)開關，因為沒有任何物理移動元件，因此沒有任何必要的物理接觸。半導體開關負責控制大多數(shù)電器，包括電機驅動器和暖通空調設備。

目前市場上有不同范圍的固態(tài)開關，適用于消費類、工業(yè)應用和汽車。這些開關有各種尺寸和額定值。

1．電子開關的類型：

1）雙極晶體管；

2）MOSFET；

3）IGBT；

4）雙向可控硅開關；

5）DIAC；

6）SCR；

7）柵極關斷晶閘管；

8）功率二極管。

2．不同電子開關的功能：

1）雙極晶體管：

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

開關電路中的晶體管在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。開關應用不使用晶體管的有源區(qū)域。

當向NPN或PNP晶體管施加適當?shù)幕鶚O電流時，它會運行或打開。當小電流通過驅動電路（連接在基極和發(fā)射極上）提供的基極時，晶體管激活集電極-發(fā)射極路徑。

當基極電壓降低到略微負值并且基極電流被消除時，它被關閉。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：

最流行的半導體開關器件可能是MOSFET。MOSFET是單極性高頻開關器件。大多數(shù)電力電子設備都采用這種開關技術。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）來調節(jié)漏極和源極之間的電阻來控制開/關狀態(tài)。

存在P溝道或N溝道MOSFET。相對于源極的正VGS使N溝道MOSFET導通（假設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VGS和VDD為負時，源極切換P溝道MOSFET。

3）IGBT：

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

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

它是一種具有三個端子的高速半導體開關器件。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IGBT，就像MOSFET一樣。

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

4）雙向可控硅開關：

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

這些設備用于調光器、電機速度控制器、電機驅動器、壓力控制系統(tǒng)和其他交流控制設備，因為它們可以管理正負電壓峰值水平的交流電源。

5）DIAC：

DIAC（或DIode交流開關）是一種雙向開關設備，具有兩個非陽極和陰極端子，因為它可以在任一方向激活。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器件。

二極管有三個端子：陽極、陰極和柵極，并且是單向的。

SCR通過調整其柵極輸入以及陽極和陰極端子偏置來打開和關閉。SCR的4個交替P層和N層生成結J1、J2和J3。

7）柵極關斷晶閘管：

GTO是一種雙極性半導體開關器件。柵極、陰極和陽極是它的端子。顧名思義，這種開關設備可以通過柵極端子關閉。

小的正柵極電流可實現(xiàn)GTO導通。負柵極脈沖將其關閉。柵極端子上的雙箭頭表示GTO符號中的雙向電流。

8）功率二極管：

二極管在高阻抗和低阻抗狀態(tài)之間切換。二極管由硅和鍺制成。

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

當陽極為正極而陰極為負極時，PN結正向偏置并導通（如ON開關）。當陰極端子相對于陽極為正時，反向偏置PN結可防止電流流動。