簧片继电器 vs 其他可选产品
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簧片继电器 vs 其他可选产品

Graham Dale

Director of Research & Development, Pickering Electronics, UK.

簧片继电器具有简单的金属回路,如果在规格范围内正确使用,可实现长寿命和高可靠性。

 

簧片继电器是贝尔实验室1936年发明的。自那时起已经从体积庞大的粗糙器件演变成非常可靠的小器件。簧片开关的触点被完全密闭在玻璃管中,内部充惰性气体或在耐压开关情况下抽真空,所以触点不会被外部环境氧化。这样使得簧片开关具有非常长的机械寿命与优异性能。

用户也可以选择其它继电器,与簧片继电器特性不同。对于具体应用,各有所长。

本篇将对这些不同技术应用做一些客观对比。

固态继电器

固态继电器指以半导体器件为基础的开关产品。目前市场上有很多种类。最常见的与簧片继电器竞争的是FET开关器件。固态FET开关使用2个串联MOSFET与一个隔离驱动来实现继电器通断。二者间有以下关键区别:

1)     固态继电器有半导体器件固有的漏电流问题,所以其绝缘电阻不高。而且漏电流是非线性的,随着温度的变化而变化。导通电阻也非线性,随负载电流变化而变化。

2)     固态继电器需要在电容与内阻直接作出妥协,低内阻但高电容(有时达到nF级)产品会限制带宽,导入容性负载。如需实现低容性负载,FET尺寸需降低,内阻将增加。固态FET开关的电容显著高于簧片继电器。

3)     簧片继电器具有天然的线圈与回路的隔离,固态开关没有,所以其必须带有隔离驱动从而增加体积与成本。

4)     固态继电器可以实现大功率切换。

总的来说,簧片继电器与电磁继电器具有金属回路,比固态继电器更接近理想开关,

微型机电系统

相对于通用继电器,MEMs开关目前尚处于发展阶段,已有20多年。MEMs开关在硅基材料上制作,用半导体加工技术产生一个三维结构,实现继电器开关。触点通断经由磁场或静电场实现。有很多文章介绍MEMS开关,特别是RF切换,但目前为止商业化的很少。技术上的困难已经导致很多厂商产品失效,或者转作贸易或者调整计划。

像簧片继电器一样,MEMS可以将开关完全密封(在陶瓷封装或硅级封装中),可以实现小信号切换的一致性。然而,MEMS开关的触点太小,闭合力也小,经常导致触点焊接问题,其热切换能力非常弱。如果可以实现可靠工作,MEMS继电器的最大优势是低功耗与快速切换。

在目前发展阶段,MEMS尚不能与簧片继电器竞争。开发商集中在高价值特定市场与军工应用。

电磁继电器

电磁继电器广泛用于工业领域,是成本最低的开关解决方案。制造商已经投入巨大资金在生产技术上,可实现大批量产出。使用者需要了解电磁继电器与簧片继电器的主要不同点。

电磁继电器在闭合时有一个擦除动作,帮助打开小焊点及自清洁触点。这确实可以实现大额定值,但同时也增加了触点电镀层的磨损。由于采用大触点,电磁继电器比簧片继电器额定规格高很多。簧片继电器通常的负载电流为2-3A。电磁继电器的大触点使其有更好的抗冲击电流能力。

电磁继电器的接触电阻通常比簧片继电器小,因为其拥有大的接触面积,使用比簧片继电器的镍铁合金电阻更低的材料。簧片继电器的开关时间比电磁继电器快很多(通常5-10倍)。移动部件更加简单轻便使得二者间速度差异很大。

簧片继电器的触点被完全密封,切换小信号是开关特性更加一致,断开时绝缘更高。

电磁继电器通常是塑封,有一定程度的保护,但长期来看触点还是会暴露在外部污染物,塑料体排放的气体与氧气侵入的环境。

轻负载下簧片继电器比电磁继电器的机械寿命长10-100倍,由于簧片继电器比电磁继电器的移动部件少。

簧片继电器比电磁继电器需要较少的功耗驱动。

簧片继电器与电磁继电器同为优异的开关器件。大规模生产技术使得电磁继电器的成本比簧片继电器低。但如果额定规格相同,簧片继电器比电磁继电器性能更好寿命更长。

随着器件小型化不断推进,使用更好的材料与生产手段,簧片继电器将长期存在。

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发布日期:2016-12-21浏览次数:

主编:陈光礻禹

创刊:FEMT

国际标准刊号:ISSN 1002-8978

国内统一刊号:CN 11-2268/TN

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