开关是一种电气元件，可以自动（或）手动闭合或断开电路。开关主要与ON（打开）和OFF（关闭）机制一起使用。许多电路包含影响电路功能或激活某些电路属性的开关。

一、开关的特点：

应用决定开关类型：拨动开关、按钮开关、旋转开关、流量开关或限位开关。

开关可以控制的电路数量（极）和它可以链接的位置或输出（投掷）。

耐用性和导电性取决于接触材料，通常是银、金或铜。

开关的最大安全电流和电压。

接合（或）切换开关所需的力。

交换机在发生故障之前可以激活的次数。

交换机在发生故障之前可以完成的电气负载作次数。

面板安装、表面安装（或）通孔开关安装。

防水、防尘和耐严酷温度是环境适应性的例子。

物理尺寸和设计会影响可用性和电路或设备集成。

二、开关的类型：

一般来说，电路中使用两种类型的开关：机械开关和电子开关。

三、机械开关：

机械开关根据它们闭合的连接进行分类：极和投掷是决定开关连接类型的两个重要组成部分。

极：极表示开关控制的电路数。单极（SP）开关调节单个电路。双极（DP）开关调节两个独立的电路。“极”的数量表示由开关控制的不同电路的数量。

投：投掷次数决定了每个开关极可以与其输入建立多少个可能的输出连接。单掷（ST）开关是一种基本的开/关开关。当开关打开时，电流在其两个端子之间流动。

当开关关闭时，端子未连接，因此没有电流流动。“投掷”的次数表示开关可能采用的不同位置的数量。

单掷开关只有一对触点，可以关闭或打开。双掷开关可以连接到另外两个触点，一个三掷开关可以连接到三个触点，等等。

1．机械开关的类型：

开关的基本类型是：

1）SPST-单刀单掷开关；

2）PDT–单刀双掷开关；

3）DPST–双刀单掷开关；

4）DPDT–双刀双掷开关；

5）压力开关；

6）拨动开关；

7）限位开关；

8）浮球开关；

9）流量开关；

10）按钮开关；

11）温度开关；

12）纵杆开关；

13）旋转开关。

2．不同开关的功能：

1）SPST–单刀单掷开关：

单刀单掷（SPST）是一种简单的开/关开关，可连接或断开两个端子。

SPST开关切换电路的电源。

这些开关是拨动开关。

该开关具有输入和输出连接。

基本的电灯开关图显示，它控制一根电线（杆）并进行一次连接（投掷）。

这是一个开/关开关;当开关关闭或打开时，电流流过端子，电路中的灯泡会发光。

一旦开关打开或关闭，就没有电流流过电路。

2）SPDT–单刀双掷开关：

该开关上有两个输出端子和一个输入端子。

这意味着它有两个ON和一个OFF位置。

在大多数电路中，这些开关充当转换点，将输入连接到两个输出选项之一。

默认情况下，通常闭合的触点连接到输入，而常开触点在ON作期间连接。

3）DPST–双刀单掷开关：

该开关有4个端子、2个输入触点和2个输出触点。

它就像2个独立的SPST配置同时工作一样。

它只有一个ON状态，但可以同时激活两个触点，将每个输入触点连接到匹配的输出触点。

在OFF位置，两个开关都打开。

该开关同时控制两个电路。

这些开关还可以具有常开（或）常闭触点。

4）DPDT–双刀双掷开关：

带双开/关开关，有两个开位置。&6个端子：2个输入和4个输出连接。

它的行为类似于并发运行的两种不同的SPDT配置。

一个位置将2个输入触点连接到相同的输出触点，而另一个位置将它们连接到相对的输出触点。

5）压力开关：

在工业环境中，这些开关经常用于检查气动和液压系统中的压力。

它们根据监测的压力范围分为活塞式、金属波纹管式和隔膜式压力开关。

每种类型的压力传感元件都会触发一系列单极或双极连接。

这些开关由一个半圆表示，平面部分连接到一条线上。

它们可以设置为常闭或常开的开关。

6）拨动开关：

手柄、杠杆或摇摆机构控制拨动开关。它通常用于调节灯光。

这些开关的杠杆通常可以在多种设置下调节，包括SPDT、SPST、DPST和DPDT。

它们可以承受高电流（高达10A）或低电流。

拨动开关有多种额定值、尺寸和样式，以适应不同的应用。

ON位置可以是任何杠杆位置，但向下位置通常被视为ON或关闭。

7）限位开关：

它们旨在根据组件的存在（或）不存在或设备的移动来运行，而不是人手作。

这些开关采用保险杠式臂，当组件与其接触时，该臂会做出响应。这会导致开关触点的位置发生变化。

8）浮球开关：

浮球开关主要用于根据集水槽或水箱中的水或液体调节直流和交流电动泵。

当水箱浮子上升或下降时，该开关会根据水位激活。

电触点由于杆（或）链条组件和配重浮动而打开或关闭。汞灯泡式开关是另一种浮球开关，没有任何浮杆或链条配置。

该灯泡具有汞触点，因此当液位发生变化时，触点的状况也会发生变化。

这些浮球开关有两种类型：常闭式和常开式。

9）流量开关：

这些主要用于识别通过管道或管道的空气或液体的流动。速动用于生产气流开关，通常称为微动开关。

金属臂上固定着这个微动开关。一块薄金属或塑料连接到这个金属臂上。

当大量空气流过塑料或金属部件时，金属臂会移动，进而激活开关的触点。

放置在管道中液体流上的桨叶是液体流量开关的一个特征。当液体通过管道时，当力施加到桨叶上时，触点的位置会发生变化。

上图描述了用于液体和空气流动的开关标志。检测液体运动或流动的桨由开关上的标志符号指示。

此外，这些开关具有常开（或）常闭类型的配置。

10）按钮开关：

它是一种瞬态触点开关，在施加压力（或）按下按钮时连接或断开。

通常，这种压力是由用手指按下的按钮提供的。

当压力被移除时，该按钮会返回到其通常的位置。

内部弹簧机构控制按钮的2种状态（按下和释放）。

它由固定和可移动触点组成，固定触点与要开关的电路串联，可移动触点通过按钮连接。

按钮分为三种类型：通常打开的按钮、常闭按钮和双作用按钮，如上图所示。

双作用按钮通常用于作两个电路。

11）温度开关：

利用热膨胀原理的双金属带是应用最广泛的热检测元件。

两种不同的金属（每种金属具有不同的热膨胀率）连接形成双金属带。

当条带因温度而弯曲或缠绕时，开关触点被激活。使用汞玻璃管是作温度开关的另一种方法。

热量导致管中的汞膨胀，产生为连接提供动力的压力。

12）纵杆开关：

便携式设备使用纵杆开关，这是一种便携式控制设备。它们的一个杠杆可以以不同的方式移动。

当移动控制杆时，一个（或多个）开关触点被激活。

对于纵上、下、左、右等运动，纵杆是理想的选择。

它们经常出现在起重机、电缆控制器和机械中。

13）旋转开关：

使用这些开关，一条线路可以连接到多条线路。

通信设备（用于频道选择）、多频段无线电（用于频段选择）和电表（用于范围选择）都包含它们。

根据极数（连接线路）和投掷数（连接方式），这些开关有单极、12路、2极、6路、3极、4路和4极3路配置。

它们有几个连接到旋钮（移动触点）的固定触点。

四、电子开关：

电子开关通常被称为固态开关，因为没有任何物理移动元件，因此没有任何必要的物理接触。半导体开关负责控制大多数电器，包括电机驱动器和暖通空调设备。

目前市场上有不同范围的固态开关，适用于消费类、工业应用和汽车。这些开关有各种尺寸和额定值。

1．电子开关的类型：

1）双极晶体管；

2）MOSFET；

3）IGBT；

4）双向可控硅开关；

5）DIAC；

6）SCR；

7）栅极关断晶闸管；

8）功率二极管。

2．不同电子开关的功能：

1）双极晶体管：

晶体管是一种固态开关，其功能与典型开关类似，既允许电流流动，要么阻止电流流动。

开关电路中的晶体管在ON条件下以饱和模式工作，在OFF（或）电流阻断条件下以截止模式工作。开关应用不使用晶体管的有源区域。

当向NPN或PNP晶体管施加适当的基极电流时，它会运行或打开。当小电流通过驱动电路（连接在基极和发射极上）提供的基极时，晶体管激活集电极-发射极路径。

当基极电压降低到略微负值并且基极电流被消除时，它被关闭。尽管仅使用较小的基极电流，但它可以通过集电极-发射极路径承载更高的电流。

2）MOSFET：

最流行的半导体开关器件可能是MOSFET。MOSFET是单极性高频开关器件。大多数电力电子设备都采用这种开关技术。漏极、源极和栅极是它的端子。

电压控制器件通过控制输入电压（栅极到源极）来调节漏极和源极之间的电阻来控制开/关状态。

存在P沟道或N沟道MOSFET。相对于源极的正VGS使N沟道MOSFET导通（假设VGS为>阈值电压）。

P沟道MOSFET的工作原理与N沟道MOSFET类似，但使用反向电压极性。当VGS和VDD为负时，源极切换P沟道MOSFET。

3）IGBT：

绝缘栅双极晶体管（或IGBT）结合了功率MOSFET和双极结型功率晶体管的许多优点。

它的导通条件压降降低（<MOSFET的压降，更接近功率晶体管），并且是与MOSFET一样的压控器件。

它是一种具有三个端子的高速半导体开关器件。这些端子是栅极、发射极和集电极。

在栅极和发射极上施加正电压（高于阈值电压）将激活IGBT，就像MOSFET一样。

通过将施加到栅极发射极的电压降低到零，可以关闭IGBT。为了最大限度地减少关断损耗并正确关闭IGBT，通常需要负电压。

4）双向可控硅开关：

可控硅开关（TRIodeAC）开关是将两个SCR连接到一个栅极端子的双向开关。

这些设备用于调光器、电机速度控制器、电机驱动器、压力控制系统和其他交流控制设备，因为它们可以管理正负电压峰值水平的交流电源。

5）DIAC：

DIAC（或DIode交流开关）是一种双向开关设备，具有两个非阳极和阴极端子，因为它可以在任一方向激活。DIAC似乎可以两种方式使用。

6）SCR：

可控硅整流器（SCR）是用于功率控制的常用高速开关器件。

二极管有三个端子：阳极、阴极和栅极，并且是单向的。

SCR通过调整其栅极输入以及阳极和阴极端子偏置来打开和关闭。SCR的4个交替P层和N层生成结J1、J2和J3。

7）栅极关断晶闸管：

GTO是一种双极性半导体开关器件。栅极、阴极和阳极是它的端子。顾名思义，这种开关设备可以通过栅极端子关闭。

小的正栅极电流可实现GTO导通。负栅极脉冲将其关闭。栅极端子上的双箭头表示GTO符号中的双向电流。

8）功率二极管：

二极管在高阻抗和低阻抗状态之间切换。二极管由硅和锗制成。

为了在更大的电流和结温下工作，功率二极管通常由硅制成。这些是通过连接p和n半导体制成的PN结。它有阳极和阴极端子。

当阳极为正极而阴极为负极时，PN结正向偏置并导通（如ON开关）。当阴极端子相对于阳极为正时，反向偏置PN结可防止电流流动。