開關符號指南：含義、類型與電路圖示例及實際應用

圖：從原理圖中的開關符號，轉換為安裝在 PCB 上的實體開關元件。

開關類型與其符號

電路圖中最常見的開關符號類型包括：

• SPST 開關符號（Single Pole Single Throw，單刀單擲）：最簡單的 ON／OFF 控制。
• SPDT 開關符號（Single Pole Double Throw，單刀雙擲）：可在兩條不同電路路徑之間選擇。
• DPDT 開關符號（Double Pole Double Throw，雙刀雙擲）：可同時控制兩個獨立電路。
• 按鈕開關符號（NO／NC）：用於使用者輸入的瞬時動作。
• 撥動開關符號：可保持狀態的機械槓桿式切換。
• 旋轉開關符號：用於多段模式或通道選擇。
• 繼電器開關符號（機電式）：透過電氣控制進行高功率切換。

SPST 開關符號（Single Pole Single Throw，單刀單擲）

這是最容易閱讀的開關符號。它有一個輸入、一個輸出，功能單純，就是直接作為 ON 或 OFF 的開關閘。

SPDT 開關符號（Single Pole Double Throw，單刀雙擲）

這個符號具有一個公共輸入端，可在兩個獨立輸出端之間切換。它非常適合用於訊號導向，或在兩顆不同 LED 之間切換。

DPDT 開關符號（Double Pole Double Throw，雙刀雙擲）

SPDT 與 DPDT 開關符號圖的比較會顯示，DPDT 其實就是兩個獨立的 SPDT 開關，由同一個機械致動器同步帶動，通常以虛線連接表示。

按鈕開關符號（NO／NC）

此符號通常畫成一個平坦的按壓件位於兩個端子上方，代表瞬時動作。只有在使用者實際按住時，它才會改變狀態。

撥動開關符號

撥動開關符號在視覺上通常類似標準 SPST，其與按鈕開關的差異在於可保持動作。一旦撥動，它會停留在該位置。

旋轉開關符號

旋轉開關通常表示為一條可旋轉的單一輸入線，可轉向並接觸多個輸出端子之一，適合用於多段模式選擇。

機電式繼電器符號

比較繼電器開關符號與手動開關時，繼電器會包含一個電感線圈方框。當線圈通電後，會產生磁場，並實際拉動開關接點閉合。

什麼是開關符號？

圖：展示基本開關符號如何代表真實撥動開關內部的實體機械接點。

電路圖中的開關符號代表機械或電氣控制元件。它會精確顯示電路可被刻意斷開或連接的位置。

為什麼電氣原理圖中會使用開關符號

• 簡化控制表示：它用簡單線條與圓點取代複雜的機械圖。
• 顯示電路狀態：它能立即表示電路預設為啟用或未啟用。

開關符號的使用位置

你幾乎到處都會看到這些符號。它們可以控制電力系統中的市電電壓、透過使用者輸入按鈕擷取操作動作，也能在訊號路由中導引資料路徑。

開關符號的關鍵概念：開路與閉路狀態

圖：比較常開（NO）與常閉（NC）開關符號狀態的圖示。

常開（NO）vs 常閉（NC）

Normally Open（NO，常開）與 Normally Closed（NC，常閉）代表開關在沒有外力作用時的預設狀態。

NO 開關在預設狀態下是開路，而 NC 開關在預設狀態下是閉路。

開路 vs 閉路的表示方式

符號端子圓點之間若有實體間隙，代表電路被斷開。若端子之間以實線連接，則代表連續且閉合的連接。

開關位置如何控制電流流動

電流需要連續迴路才能流動。只有當原理圖中的開關符號處於閉合狀態時，電流才會流過元件並驅動負載。

當開關處於開路狀態時，電路會被中斷，電流無法流動。

實際電路範例中的開關符號

圖：電路圖範例，顯示 SPST LED 電路、微控制器按鈕、馬達繼電器，以及 SPDT 路由電路。

用開關控制 LED 電路

• 簡單 ON／OFF：將 SPST 開關串聯在電池與 LED 之間。
• 透過切斷電源，讓燈完全熄滅。

微控制器電路中的按鈕輸入

• 數位輸入：使用常開按鈕，將「HIGH」或「LOW」訊號送到數位腳位。
• 通常會搭配上拉或下拉電阻，以避免訊號浮接。

控制馬達的繼電器開關

• 間接控制：使用微小的 5V 訊號驅動繼電器線圈。
• 內部開關接點接著會安全閉合，以驅動 120V 或 240V 的大功率馬達。

電源切換電路範例

• 市電控制：使用重載型 DPDT 開關，完整隔離火線與中性線。
• 確保電器關閉電源時具備完整安全性。

如何在原理圖中辨識開關符號

圖：逐步閱讀開關符號的視覺指南，標示極數、擲數與機械狀態。

學會如何閱讀原理圖中的開關符號圖，對故障排除非常重要。只要依照以下步驟：

步驟 1：辨識開關類型（SPST、SPDT 等）

查看輸入數量，也就是極數，以及輸出數量，也就是擲數。這能立即告訴你開關可以控制多少條路徑。

步驟 2：檢查預設狀態（NO 或 NC）

判斷斜線槓桿是否畫成接觸端子，也就是閉合，或是懸在端子上方，也就是開路。這代表它在未通電或未按壓時的狀態。

步驟 3：觀察接點動作

尋找虛線。虛線表示多個開關接點以機械方式連動，致動時會一起移動。

步驟 4：分析電路位置

追蹤開關前後的路徑，了解狀態改變時，哪個元件會被通電或斷電。

閱讀開關符號時的常見錯誤

忽略 NO vs NC：以為每個按鈕都是按下後接通電路，但有些按鈕設計為按下後切斷電源。

混淆 SPDT 連接：將公共輸入端接到擲出端，導致整個路由邏輯被破壞。

誤讀開關位置：忘記原理圖符號永遠顯示電路在未通電、靜止狀態下的樣子。

假設實體方向：期待撥動開關上的實體接腳，會完全對應原理圖上由左到右的畫法。

從原理圖到 PCB：在 PCB 設計中使用開關符號

圖：顯示開關從數位原理圖符號，轉換為 PCB 封裝佈局，最後成為焊接在製造完成電路板上的實體 SMD 開關。

將原理圖符號對應到 PCB 封裝

第一個也是最關鍵的步驟，是將邏輯開關符號連結到正確的實體封裝。

• 接腳對應：確保每個原理圖接腳都正確對應到 PCB 上的實體焊墊
• 方向：確認封裝旋轉與對齊，避免鏡像或反向連接
• 焊墊幾何：檢查焊墊尺寸與形狀，以確保焊接可靠
• 資料表驗證：務必對照製造商資料表，確認封裝尺寸與接腳定義

即使只是這裡出現小小不匹配，也可能導致電路板無法正常運作，或變得難以除錯。

選擇正確的開關封裝

開關有許多機械形式，選擇正確封裝對功能與可製造性都至關重要。

• 通孔 vs SMD：通孔式提供更強的機械穩定性，而 SMD 較適合小型化設計
• 開關類型：輕觸按鈕、撥動開關與滑動開關都需要不同的佈局
• 機構間隙：確保有足夠空間可進行致動，並能與外殼整合

封裝選擇錯誤，可能造成組裝問題或不佳的使用者體驗。

正確走線訊號與電源

封裝定義完成後，走線會決定開關在電路中的運作可靠性。

• 走線寬度：依預期電流設定走線尺寸，以避免過熱或壓降
• 訊號 vs 電源路徑：區分低電流訊號切換與高電流電源切換
• 雜訊考量：避免將敏感訊號走在高電流路徑附近，以降低干擾

正確走線能確保穩定運作，尤其是在混合訊號或高速設計中。

量產前驗證設計

在將 PCB 送去製造之前，完整驗證是必要步驟。

• ERC／DRC 檢查：偵測電氣與佈局規則違規
• Netlist 驗證：確認原理圖與 PCB 連接一致
• 常見錯誤：
  • 誤解 NO／NC
  • 浮接節點
  • 錯誤的開關預設狀態

及早發現這些問題，可以節省大量時間與成本。

PCB 製造與組裝

驗證完成後，就可以準備設計進入製造。

• 產生並檢查 Gerber 檔案
• 提供完整的 BOM（Bill of Materials，物料清單）與 CPL（Component Placement List，元件放置清單）
• 確認元件供貨情況與封裝相容性

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這對需要反覆機械致動與長期可靠性的開關式設計尤其有價值。

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開關符號常見問題

結論

理解開關符號，是電子學中的基礎技能。由於這些符號能以視覺方式表示電流如何被控制，因此對解讀使用者輸入、邏輯路由與電源管理都非常重要。只要能辨識 NO、NC、SPST 與 SPDT 開關之間的差異，你就能輕鬆追蹤任何原理圖的運作狀態。