魏冬至
（郑州技师学院，河南 郑州 450062）
继电器在汽车乃至工业领域的应用十分广泛，其结构简单、作用巨大，主要起继电、隔离、保护作用。对维修人员来说，对于继电器的认知，往往停留在一个线圈，一对或两对触点，线圈或触点损坏往往不可逆这种状态。
继电器，是一种电控制器件，是当输入量（激变量）的变化达到规定要求时，在电气输出电路中使被控量发生预定的阶跃变化的一种电器。其具有控制系统（输入回路）和被控制系统（输出回路）之间的互动关系，通常应用于自动化的控制电路中，它实际上是用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关”，在工业领域特别是汽车领域中的应用十分广泛，在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。
如图1、图2所示，图1为汽车上常用的继电器实物图，图2为其内部电气原理图，从其外观上可以看出，其内部线圈供电为直流14V，触点容量为80A，内部有一对常开触点为30和87端，有一对常闭触点为30和87a端，85和86端内部是控制线圈。工作原理为：当85和86端分别接通直流14V电源正负极时，线圈得电产生电磁吸力，常闭触点30和87a断开，常开触点30和87吸合，分别断开和吸合相应的回路。
图1 继电器实物图
图2 继电器电气原理图
图3为某种车型智能继电器的实物图。从实物图上可以看出，智能型继电器外部和普通电磁式继电器一样都有30、87、85和86这4个引脚，不同的是其内部没有电磁线圈，没有活动的常开或常闭触点。30端的接线仍然为蓄电池B+，87端为LOAD负载端，85端为SIG+信号输入端（或叫电压触发端），86端为搭铁端。不同于普通电磁继电器，智能型继电器的85和86端不能互换接线，控制信号只能从85端输入，85端的信号输入电压可为12V或24V，较为宽泛，不像普通电磁继电器线圈电压只能是12V或24V其中一种。
图3 智能继电器实物图
图4是智能继电器的内部电气原理图。由图4可见，智能继电器主要由BTS555（Smart Highside High Current Power Switch）和IRLR024N（功率场效应管）两个器件构成，IRLR024N（功率场效应管）用于采集86端的输入电压，激活BTS555输入，使BTS555第1和5脚输出驱动负载。
图4 智能继电器内部电气原理图
BTS555智能高侧大电流电源开关，设计用于驱动高达165A的大电流负载。大电流负载非常适用于各种汽车应用，可以替代电磁继电器用来控制配电开关、加热器和电热塞，具有各种保护功能和诊断功能。功率晶体管由带电荷泵的N通道功率MOSFET构成，其内部框图如图5所示。
图5 BTS555内部框图
BTS555第2脚（IN）为输入脚，低电平有效。第3脚（Vs）为电源引脚，其供电电压范围为5～34V。第1，5引脚为输出到负载引脚，在大电流的应用场合第1，5引脚必须相互短路。第4脚（IS）为诊断电流，该电流正比于负载电流。BTS555具有过载保护、电流限制、短路保护、过热保护、过电压保护（包括负载突降）以及可以检测负载开路等功能。
IRLR024N（功率场效应管）是一种压控型场效应管，由G极（栅极）、D极（漏极）、S极（源极）组成，和三极管的控制放大原理类似，不同的是三极管是流控型的，场效应管是压控型的，输入电流极小，当GS极电压大于某一数值时，场效应管完全导通，当GS极电压为0时，场效应管完全关断，介于两者之间的就是场效应管的放大区。
智能继电器的控制原理如图4所示。当智能继电器86端（SIG+）有信号电压输入时，IRLR024N场效应管G极电压升高，GS极电压差变大，D极对S极导通，BTS555第2脚电压被拉低，BTS555第3脚和第1，5脚导通，驱动负载工作。
智能型继电器和普通电磁继电器相比没有硬触点，开关频率高，开关断开时不会拉弧，触点容量大。信号输入端可以去除杂散信号干扰，供电端电压过大，可以触发保护电路。特殊的诊断电路可以完成对负载电流的诊断。了解智能继电器的内部电路结构、工作原理，维修起来必然事半功倍。
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