開關在我們日常生活中司空見慣，其種類繁多，無處不在。開關有無數種形式，從微小的按鈕到巨大的控制器，功能多種多樣。這種多樣性受到機械或電氣操作、手動或電子控制等因素的影響，通常可以歸結為個人在美學和用戶界面方面的偏好。

電子開關采用 BJT、MOSFET、IGBT 等技術和其他半導體設計，由于成本不斷降低、功能不斷擴展，因此受到越來越多的關注，但機械操作式開關仍然是最常用的開關解決方案。本文將深入探討開關基礎知識，尤其是物理操作和致動模型，以了解開關外形與功能之間的關聯。

01開關基礎知識

選擇任何開關之前，都必須掌握刀數和擲數的概念。簡單地說，刀數表示單次開關可控制的電路數，而擲數則表示開關可選擇的觸點數。通過直觀的視覺呈現，可以最有效地理解這一概念。

圖 1：SPST 開關示意圖。（圖片來源：CUI Devices）

單刀單擲開關 (SPST) 可以控制一個單獨的電路，只需打開和閉合一個觸點即可。現在，我們將其與單刀雙擲開關 (SPDT) 進行對比。

圖 2：SPDT 開關示意圖。（圖片來源：CUI Devices）

在 SPDT 開關中，仍有一個單獨的電路受控制，但開關可以在兩個不同的觸點之間轉換。在SPDT 中，開關的作用并不僅僅局限于打開和閉合電路，而是電路本身的重新定向。

圖 3：DPDT 開關示意圖。（圖片來源：CUI Devices）

對于雙刀雙擲 (DPDT) 開關，單次開關可控制兩個電路，其中每次開關在兩個觸點之間切換。雖然SPST、SPDT、DPST 和 DPDT 是最常見的開關配置，但理論上對開關的刀數和擲數并無限制。如果有兩個以上的刀或擲，則用數字標簽代替“S”或“D”。例如，制造商可能會將四刀五擲開關標為 4P5T 開關。同樣，雙刀六擲開關可以表示為 DP6T。

02開關選型注意事項

在選型過程中，除了刀數和擲數外，還需要考慮一些其他開關規格。下面列出了一些比較常見的特性，但并不詳盡。

尺寸：

如前所述，開關有多種形狀和尺寸。從比米粒還小的開關到大到無法用手移動的開關，其尺寸通常取決于預期的應用場所。在需要戴手套或微調困難的工業環境中，通常需要使用較大的開關，而緊湊型嵌入式設備通常需要盡可能小的開關。

默認狀態：

大多數開關都沒有預定狀態，但有些瞬動開關通常會呈現預先設定的狀態，即常開 (NO) 或常閉 (NC)。

位數：

該參數決定了單個設備中開關的數量。在某些情況下，這一概念可能會與“擲數”錯誤地混淆，但關鍵是要認識到，位數是指同一裝置中的不同開關，每個開關都能獨立致動。

安裝：

與其他電子元器件一樣，開關也有多種安裝配置。表面貼裝和通孔開關通常為 PCB 上較小的開關，而面板安裝和 DIN 導軌安裝式開關往往較大。表面貼裝和通孔安裝的一個關鍵考慮因素是“間距”參數，即引線之間的間隔距離。對于通孔開關，間距特別重要，因為間距適當的話，可以配合試驗板使用。

圖 4：在試驗板上使用通孔開關。（圖片來源：CUI Devices）

致動：除了手動和電子致動外，開關還提供各種致動方法。包括用手或小型螺絲刀或工具致動。然而，最常見的是選擇凸起或平坦的致動器平面。

額定電流和電壓：開關的額定電壓和電流范圍很廣，從幾伏和幾安到幾百甚至幾千伏和安。必須始終驗證開關是否能滿足指定應用的預期額定電流和電壓。

環境因素：這通常是指用于表示開關防塵和防液體等級的侵入防護或 IP 等級。但有些開關可能具有更高的振動靈敏度或防破壞功能。

03機械開關的類型

機械開關的類型

下面提供的是機械操作和致動的開關類型，通常在較小、便攜式或嵌入式系統中使用，但也并非完全如此。

DIP 開關：

DIP開關可采用通孔或表面貼裝封裝，最常見的是 SPST 開關陣列。它們與試驗板和成品完美配合，能夠成為半永久選擇。這類開關有琴鍵式、滑動式和旋轉式，用于在設備中進行選項設置，尤其是在工業應用和開發套件中。DIP 開關比跳線提供的選項更多，而且方便用戶使用，但不適合頻繁調整。

圖 5：DIP 開關示例圖。（圖片來源：CUI Devices）

旋轉式 DIP 開關：

這類開關是 DIP 開關的一個子集，采用旋轉形式，用于選擇不同的選項（通常為 4 到 16 位），配有平面或凸起旋鈕。與線性 DIP 開關一樣，這類也有通孔或表面貼裝兩種選擇。不過，與線性 DIP 開關不同，它們可采用 BCD 或十六進制輸出。雖然結構緊湊、使用方便，但只能提供單一輸出，并不適合連續使用。

滑動式開關：

滑動式開關通常被視作電源開關，通過滑動致動器來操作。這類開關通常屬于 SPST，可以頻繁使用。有些開關有多個刀或擲，要想精確定位可能頗具挑戰性。雖然這類開關的容量比 DIP 開關大，但功率仍然很低，通常以表面貼裝或通孔方式安裝在 PCB 上。有時，它們還可用作消費類電子產品中的 DIP 開關，更方便使用。不過，如何在方便使用和避免意外致動之間取得平衡是個難題。

觸摸開關：觸摸開關為人熟知的特點是有明顯的“咔噠聲”，設計為小型瞬動按鈕，適合低電壓、低電流信號。這類開關雖電子功能一般，但堅固耐用，使用壽命長達數十萬甚至數千萬次。雖然通常為單刀類型，但也可以具有多擲和高 IP 等級。游戲控制器、遙控器、車庫門等消費類電子產品以及各種工業應用都廣泛使用了這類開關，充分表明它們因小巧耐用而廣受歡迎。

搖臂開關：

搖臂開關中間轉動，在兩個選項之間切換，一般不是瞬動開關。這類開關通常用作高壓電路的電源開關，有些還帶有 LED 或白熾燈泡照明，用于指示開關狀態。它們的 IP 防護等級高，適用于惡劣環境。盡管因尺寸和功能導致成本略高，但其簡單的接口和致動方式使其在消費類電子產品中大受歡迎。在工業環境中，它們可以作為撥動開關的補充，可能會設有外蓋以防意外致動。

按鈕開關：

按鈕開關通常稱為按鈕或按鍵，具有簡單的進出致動功能。這類開關可以是瞬動開關，形狀各異，通常集成了 LED，用于照明或指示開關狀態?？商幚砀鞣N電壓和電流，通常安裝在印刷電路板或面板上。它們方便用戶使用，適合經常有人的公共區域。按鈕堅固耐用，防破壞且 IP 防護等級高，適用于電梯或地鐵等惡劣環境。但與更簡單、更小的按鈕開關型號相比，這類開關的尺寸、LED 選項和材料可能會導致成本增加。

撥動開關：

撥動開關因其操作桿加長而為人熟知，適合戴手套或電機微調控制受限的場合。突出的控制桿能更清楚地給出目視反饋，無需額外的 LED 指示燈，其動作幅度較大，可確保切換準確無誤。這類開關有不同的刀數和擲數，但通常較少配置為瞬動開關。撥動開關因易于致動、反饋快速和安全集成而備受推崇，非常適合工業或科學應用。由于它們在飛機、控制儀器和醫療設備中是任務關鍵型應用，因此成本往往更高。

總結

開關是在電子和電氣系統中發揮關鍵作用的基本元器件。本文全面概述了開關的主要方面，包括其類型、操作、應用和注意事項。無論是設計消費類電子設備還是從事復雜的工業項目，選擇合適的開關都會對系統的功能性和可靠性產生重大影響。CUI Devices 擁有一系列開關解決方案，可隨時滿足各種開關需求。

小編的話

作為控制電路通斷的關鍵組件，開關能夠實現對電流的開啟、關閉和調節。由于開關的種類繁多，其選擇和使用對于電子和電氣系統的性能、穩定性和安全性具有重要影響。因此，正如文中所言，在設計和應用電子和電氣系統時，只有充分考慮開關的作用并選擇合適的開關類型，才能確保系統的正常運行和可靠性。您對開關的類型和選用有哪些問題和經驗？歡迎留言，分享交流！

審核編輯：湯梓紅