《電子技術(shù)應(yīng)用》
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簧片繼電器 vs 其它可選產(chǎn)品

2016-12-20

       作者:Graham Dale, Director of Research & Development, Pickering Electronics, UK.

       簧片繼電器具有簡單的金屬回路,,如果在規(guī)格范圍內(nèi)正確使用,可實現(xiàn)長壽命和高可靠性,。

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  簧片繼電器是貝爾實驗室1936年發(fā)明的,。自那時起已經(jīng)從體積龐大的粗糙器件演變成非常可靠的小器件,?;善_關(guān)的觸點(diǎn)被完全密閉在玻璃管中,內(nèi)部充惰性氣體或在耐壓開關(guān)情況下抽真空,,所以觸點(diǎn)不會被外部環(huán)境氧化,。這樣使得簧片開關(guān)具有非常長的機(jī)械壽命與優(yōu)異性能。

  用戶也可以選擇其它繼電器,,與簧片繼電器特性不同,。對于具體應(yīng)用,各有所長,。

  本篇將對這些不同技術(shù)應(yīng)用做一些客觀對比,。

  固態(tài)繼電器

  固態(tài)繼電器指以半導(dǎo)體器件為基礎(chǔ)的開關(guān)產(chǎn)品。目前市場上有很多種類,。最常見的與簧片繼電器競爭的是FET開關(guān)器件,。固態(tài)FET開關(guān)使用2個串聯(lián)MOSFET與一個隔離驅(qū)動來實現(xiàn)繼電器通斷。二者間有以下關(guān)鍵區(qū)別:

  固態(tài)繼電器有半導(dǎo)體器件固有的漏電流問題,,所以其絕緣電阻不高,。而且漏電流是非線性的,隨著溫度的變化而變化,。導(dǎo)通電阻也非線性,,隨負(fù)載電流變化而變化。

  固態(tài)繼電器需要在電容與內(nèi)阻直接作出妥協(xié),,低內(nèi)阻但高電容(有時達(dá)到nF級)產(chǎn)品會限制帶寬,,導(dǎo)入容性負(fù)載。如需實現(xiàn)低容性負(fù)載,,F(xiàn)ET尺寸需降低,,內(nèi)阻將增加。固態(tài)FET開關(guān)的電容顯著高于簧片繼電器,。

  簧片繼電器具有天然的線圈與回路的隔離,,固態(tài)開關(guān)沒有,所以其必須帶有隔離驅(qū)動從而增加體積與成本,。

  固態(tài)繼電器可以實現(xiàn)大功率切換,。

  總的來說,簧片繼電器與電磁繼電器具有金屬回路,比固態(tài)繼電器更接近理想開關(guān),,

  微型機(jī)電系統(tǒng)

  相對于通用繼電器,,MEMs開關(guān)目前尚處于發(fā)展階段,已有20多年,。MEMs開關(guān)在硅基材料上制作,,用半導(dǎo)體加工技術(shù)產(chǎn)生一個三維結(jié)構(gòu),實現(xiàn)繼電器開關(guān),。觸點(diǎn)通斷經(jīng)由磁場或靜電場實現(xiàn),。有很多文章介紹MEMS開關(guān),特別是RF切換,,但目前為止商業(yè)化的很少,。技術(shù)上的困難已經(jīng)導(dǎo)致很多廠商產(chǎn)品失效,或者轉(zhuǎn)作貿(mào)易或者調(diào)整計劃,。

  像簧片繼電器一樣,,MEMS可以將開關(guān)完全密封(在陶瓷封裝或硅級封裝中),可以實現(xiàn)小信號切換的一致性,。然而,,MEMS開關(guān)的觸點(diǎn)太小,閉合力也小,,經(jīng)常導(dǎo)致觸點(diǎn)焊接問題,,其熱切換能力非常弱。如果可以實現(xiàn)可靠工作,,MEMS繼電器的最大優(yōu)勢是低功耗與快速切換,。

  在目前發(fā)展階段,MEMS尚不能與簧片繼電器競爭,。開發(fā)商集中在高價值特定市場與軍工應(yīng)用。

  電磁繼電器

  電磁繼電器廣泛用于工業(yè)領(lǐng)域,,是成本最低的開關(guān)解決方案,。制造商已經(jīng)投入巨大資金在生產(chǎn)技術(shù)上,可實現(xiàn)大批量產(chǎn)出,。使用者需要了解電磁繼電器與簧片繼電器的主要不同點(diǎn),。

  電磁繼電器在閉合時有一個擦除動作,幫助打開小焊點(diǎn)及自清潔觸點(diǎn),。這確實可以實現(xiàn)大額定值,,但同時也增加了觸點(diǎn)電鍍層的磨損。由于采用大觸點(diǎn),,電磁繼電器比簧片繼電器額定規(guī)格高很多,。簧片繼電器通常的負(fù)載電流為2-3A。電磁繼電器的大觸點(diǎn)使其有更好的抗沖擊電流能力,。

  電磁繼電器的接觸電阻通常比簧片繼電器小,,因為其擁有大的接觸面積,使用比簧片繼電器的鎳鐵合金電阻更低的材料,?;善^電器的開關(guān)時間比電磁繼電器快很多(通常5-10倍)。移動部件更加簡單輕便使得二者間速度差異很大,。

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  簧片繼電器的觸點(diǎn)被完全密封,,切換小信號是開關(guān)特性更加一致,斷開時絕緣更高,。

  電磁繼電器通常是塑封,,有一定程度的保護(hù),但長期來看觸點(diǎn)還是會暴露在外部污染物,,塑料體排放的氣體與氧氣侵入的環(huán)境,。

  輕負(fù)載下簧片繼電器比電磁繼電器的機(jī)械壽命長10-100倍,由于簧片繼電器比電磁繼電器的移動部件少,。

  簧片繼電器比電磁繼電器需要較少的功耗驅(qū)動,。

  簧片繼電器與電磁繼電器同為優(yōu)異的開關(guān)器件。大規(guī)模生產(chǎn)技術(shù)使得電磁繼電器的成本比簧片繼電器低,。但如果額定規(guī)格相同,,簧片繼電器比電磁繼電器性能更好壽命更長。

  隨著器件小型化不斷推進(jìn),,使用更好的材料與生產(chǎn)手段,,簧片繼電器將長期存在。


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