作者@@：Ryan Smoot，得捷电子@@@@DigiKey
开关@@在@@我们日常生活中@@司空见惯@@，其种类繁多@@，无处不在@@@@。开关@@有无数种形式@@，从微小的按钮到@@巨大的控制器@@，功能多种多样@@。这种多样性受到@@机械或@@电气操作@@@@、手动或@@电子@@控制等因素的影响@@，通常可以归结为个人在@@美学和@@用户界面方面的偏好@@。
电子@@开关@@@@采用@@ BJT、MOSFET、IGBT 等技术@@和@@其他半导体设计@@，由于成本不断降低@@、功能不断扩展@@，因此受到@@越来越多的关注@@，但机械操作@@式开关@@仍然是最常用的开关@@解决方案@@。本文将深入探讨开关@@基础知识@@@@，尤其是物理操作@@和@@致动@@模型@@，以了解开关@@外形与功能之间的关联@@。
1. 开关@@基础知识@@
选择任何开关@@之前@@，都必须掌握刀数和@@掷数@@的概念@@。简单地说@@，刀数表示单次开关@@可控制的电路数@@，而掷数@@则表示开关@@可选择的触点数@@。通过直观的视觉呈现@@，可以最有效地理解这一概念@@。
图@@ 1：SPST 开关@@示意图@@@@。（图@@片@@来源@@：CUI Devices）
单刀单掷开关@@@@ (SPST) 可以控制一个单独的电路@@，只需打开和@@闭合一个触点即可@@。现在@@@@，我们将其与单刀双掷开关@@@@ (SPDT) 进行对比@@。
图@@ 2：SPDT 开关@@示意图@@@@。（图@@片@@来源@@：CUI Devices）
在@@ SPDT 开关@@中@@@@，仍有一个单独的电路受控制@@，但开关@@可以在@@两个不同的触点之间转换@@。在@@SPDT 中@@，开关@@的作用并不仅仅局限于打开和@@闭合电路@@，而是电路本身的重新定向@@。
图@@ 3：DPDT 开关@@示意图@@@@。（图@@片@@来源@@：CUI Devices）
对于双刀双掷@@ (DPDT) 开关@@，单次开关@@可控制两个电路@@，其中@@每次开关@@在@@两个触点之间切换@@。虽然@@SPST、SPDT、DPST 和@@ DPDT 是最常见的开关@@配置@@，但理论上@@对开关@@的刀数和@@掷数@@并无限制@@。如果有两个以上@@的刀或@@掷@@，则用数字标签代替@@“S”或@@“D”。例如@@，制造商可能会将四刀五掷开关@@标为@@ 4P5T 开关@@。同样@@，双刀六掷开关@@可以表示为@@ DP6T。
2. 开关@@选型注意事项@@
在@@选型过程中@@@@，除了刀数和@@掷数@@外@@，还需要考虑一些其他开关@@规格@@。下面列出了一些比较常见的特性@@，但并不详尽@@。
尺寸@@：如前所述@@，开关@@有多种形状和@@尺寸@@@@。从比米粒还小的开关@@到@@大到@@无法用手移动的开关@@@@，其尺寸@@通常取决于预期的应用场所@@。在@@需要戴手套或@@微调困难的工业环境中@@@@，通常需要使用较大的开关@@@@，而紧凑型嵌入式设备@@通常需要尽可能小的开关@@@@。
默认状态@@：大多数开关@@都没有预定状态@@，但有些瞬动开关@@通常会呈现预先设定的状态@@，即常开@@ (NO) 或@@常闭@@ (NC)。
位@@数@@：该参数@@决定了单个设备@@中@@开关@@的数量@@。在@@某些情况下@@，这一概念可能会与@@“掷数@@”错误地混淆@@，但关键是要认识到@@@@，位@@数@@是指同一装置中@@的不同开关@@@@，每个开关@@都能独立致动@@@@。
安装@@：与其他电子@@元器件一样@@，开关@@也有多种安装@@配置@@。表面贴装和@@通孔开关@@通常为@@@@ PCB 上@@较小的开关@@@@，而面板安装@@和@@@@ DIN 导轨安装@@式开关@@往往较大@@。表面贴装和@@通孔安装@@的一个关键考虑因素是@@“间距@@”参数@@，即引线之间的间隔距离@@。对于通孔开关@@@@，间距@@特别重要@@，因为间距@@适当的话@@，可以配合试验板使用@@。
图@@ 4：在@@试验板上@@使用通孔开关@@@@。（图@@片@@来源@@：CUI Devices）
致动@@：除了手动和@@电子@@致动@@外@@，开关@@还提供各种致动@@方法@@。包括用手或@@小型螺丝刀或@@工具致动@@@@。然而@@，最常见的是@@选择凸起或@@平坦的致动@@器平面@@。
额定电流和@@电压@@：开关@@的额定电压和@@电流范围很广@@，从几伏和@@几安到@@几百甚至几千伏和@@安@@。必须始终验证开关@@是否能满足指定应用的预期额定电流和@@电压@@@@。
环境因素@@：这通常是指用于表示开关@@防尘和@@防液体等级@@的侵入防护或@@@@ IP 等级@@。但有些开关@@可能具有更高的振动灵敏度或@@防破坏功能@@。
3. 机械开关@@的类型@@
下面提供的是机械操作@@和@@致动@@的开关@@类型@@，通常在@@较小@@、便携式或@@嵌入式系统中@@使用@@，但也并非完全如此@@。
DIP 开关@@：DIP开关@@可采用通孔或@@表面贴装封装@@，最常见的是@@ SPST 开关@@阵列@@。它们与试验板和@@成品完美配合@@，能够成为半永久选择@@。这类开关@@有琴键式@@、滑动式和@@旋转式@@@@，用于在@@设备@@中@@进行选项设置@@，尤其是在@@工业应用和@@开发套件中@@@@。DIP 开关@@比跳线提供的选项更多@@，而且方便用户使用@@，但不适合频繁调整@@。
图@@ 5：DIP 开关@@示例@@图@@@@。（图@@片@@来源@@：CUI Devices）
旋转式@@ DIP 开关@@：这类开关@@是@@ DIP 开关@@的一个子集@@，采用旋转形式@@，用于选择不同的选项@@（通常为@@ 4 到@@ 16 位@@），配有平面或@@凸起旋钮@@。与线性@@ DIP 开关@@一样@@，这类也有通孔或@@表面贴装两种选择@@。不过@@，与线性@@ DIP 开关@@不同@@，它们可采用@@ BCD 或@@十六进制输出@@。虽然@@结构紧凑@@、使用方便@@，但只能提供单一输出@@，并不适合连续使用@@。
图@@ 6：旋转式@@DIP 开关@@示例@@。（图@@片@@来源@@：CUI Devices）
滑动式开关@@@@：滑动式开关@@@@通常被视作电源开关@@@@，通过滑动致动@@器来操作@@@@。这类开关@@通常属于@@ SPST，可以频繁使用@@。有些开关@@有多个刀或@@掷@@，要想精确定位@@可能颇具挑战性@@。虽然@@这类开关@@的容量比@@ DIP 开关@@大@@，但功率仍然很低@@，通常以表面贴装或@@通孔方式安装@@在@@@@ PCB 上@@。有时@@，它们还可用作消费类电子@@产品中@@的@@ DIP 开关@@，更方便使用@@。不过@@，如何在@@方便使用和@@避免意外致动@@之间取得平衡是个难题@@。
图@@ 7：滑动式开关@@@@示例@@。（图@@片@@来源@@：CUI Devices）
触摸开关@@@@：触摸开关@@@@为人熟知的特点是有明显的@@“咔哒声@@”，设计为小型瞬动按钮@@，适合低电压@@、低电流信号@@。这类开关@@虽电子@@功能一般@@，但坚固耐用@@，使用寿命长达数十万甚至数千万次@@。虽然@@通常为@@单刀类型@@，但也可以具有多掷和@@高@@ IP 等级@@。游戏控制器@@、遥控器@@、车库门等消费类电子@@产品以及各种工业应用都广泛使用了这类开关@@@@，充分表明它们因小巧耐用而广受欢迎@@。
图@@ 8：触摸开关@@@@示例@@@@。（图@@片@@来源@@：CUI Devices）
摇臂开关@@@@：摇臂开关@@@@中@@间转动@@，在@@两个选项之间切换@@，一般不是瞬动开关@@@@。这类开关@@通常用作高压电路的电源开关@@@@，有些还带有@@ LED 或@@白炽灯泡照明@@，用于指示开关@@状态@@。它们的@@ IP 防护等级@@高@@，适用于恶劣环境@@。尽管因尺寸@@和@@功能导致成本略高@@，但其简单的接口和@@致动@@方式使其在@@消费类电子@@产品中@@大受欢迎@@。在@@工业环境中@@@@，它们可以作为拨动开关@@@@的补充@@，可能会设有外盖以防意外致动@@@@。
图@@ 9：摇臂开关@@@@示例@@@@。（图@@片@@来源@@：CUI Devices）
按钮开关@@@@：按钮开关@@@@通常称为按钮或@@按键@@，具有简单的进出致动@@功能@@。这类开关@@可以是瞬动开关@@@@，形状各异@@，通常集成了@@ LED，用于照明或@@指示开关@@状态@@。可处理各种电压和@@电流@@，通常安装@@在@@印刷电路板或@@面板上@@@@。它们方便用户使用@@，适合经常有人的公共区域@@。按钮坚固耐用@@，防破坏且@@ IP 防护等级@@高@@，适用于电梯或@@地铁等恶劣环境@@。但与更简单@@、更小的按钮开关@@@@型号相比@@，这类开关@@的尺寸@@@@、LED 选项和@@材料可能会导致成本增加@@。
图@@ 10：按钮开关@@@@示例@@@@。（图@@片@@来源@@：CUI Devices）
拨动开关@@@@：拨动开关@@@@因其操作@@杆加长而为人熟知@@，适合戴手套或@@电机微调控制受限的场合@@。突出的控制杆能更清楚地给出目视反馈@@，无需额外的@@ LED 指示灯@@，其动作幅度较大@@，可确保切换准确无误@@。这类开关@@有不同的刀数和@@掷数@@@@，但通常较少配置为瞬动开关@@@@。拨动开关@@@@因易于致动@@@@、反馈快速和@@安全集成而备@@受推崇@@，非常适合工业或@@科学应用@@。由于它们在@@飞机@@、控制仪器和@@医疗设备@@中@@是任务关键型应用@@，因此成本往往更高@@。
图@@ 11：拨动开关@@@@示例@@。（图@@片@@来源@@：CUI Devices）
总结@@
开关@@是在@@电子@@和@@电气系统中@@发挥关键作用的基本元器件@@。本文全面概述了开关@@的主要方面@@，包括其类型@@、操作@@、应用和@@注意事项@@。无论是设计消费类电子@@设备@@还是从事复杂的工业项目@@，选择合适的开关@@都会对系统的功能性和@@可靠性产生重大影响@@。CUI Devices 拥有一系列开关@@解决方案@@，可随时满足各种开关@@需求@@。