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繼電器在國內(nèi)的突破于創(chuàng)新

點(diǎn)擊次數(shù):2119 更新時間:2012-09-06

                         繼電器在國內(nèi)的突破于創(chuàng)新

  機(jī)電試?yán)^電器被*是可靠、具魯棒性的低成本器件。繼電器的制造量與日俱增,并被成功運(yùn)用于實(shí)現(xiàn)信號和能量分配的無數(shù)應(yīng)用中。即使是在zui惡劣的環(huán)境條件下,它卻仍然具有良好的魯棒性和可靠性。各種繼電器類型覆蓋了廣泛的開關(guān)負(fù)載范圍,從μV和μ*到數(shù)百安和高達(dá)500V的電壓。而且,繼電器在通電狀態(tài)下具有非常低的電阻(mΩ),在斷電狀態(tài)下則具有非常高的絕緣電阻(GΩ),二者都適用于負(fù)載電路和控制電路,以及開路的開關(guān)路徑中。
  
  繼電器在容許電壓、電流或溫度方面具有很大的過載能力。盡管繼電器已具有非常好的物理特性,但卻還有一些額外要求。PCB占板空間必須盡可能小,而且繼電器應(yīng)該具有防潑濺(防洗滌或抗風(fēng)雨),或者甚至*密封的性能。新設(shè)計不僅可以滿足所有這些要求,而且還能提高可靠性。未來繼電器的創(chuàng)新將進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)更小的設(shè)計,而且不會改變開關(guān)特性。
  
  材料成本
  
  繼電器構(gòu)造中需要用到許多原材料,例如:用于制造線圈或電流承載部件的銅,用于制造開關(guān)觸點(diǎn)的貴金屬(例如:金、銀和鈀),用于制造磁路的鐵,以及用于創(chuàng)建絕緣系統(tǒng)的塑料。這些原材料的成本近年來顯著上升,有些材料的成本已增加了好幾倍。銀成本的增加尤其嚴(yán)重,因為目前還沒有實(shí)用的材料能夠替代開關(guān)設(shè)備中的銀。
  
  小型化
  
  機(jī)電式繼電器取得巨大成功的一個主要原因是,繼電器業(yè)能夠通過新的小型化設(shè)計創(chuàng)新,滿足電子業(yè)、電信和汽車電子設(shè)備的需求(圖1)。通用及功率繼電器的情形較為麻煩,其標(biāo)準(zhǔn)化的引腳布局和必要的空氣與漏電流路徑,使得這些繼電器的小型化設(shè)計愈加困難,甚至在一定程度上阻礙了小型化的發(fā)展。繼電器小型化設(shè)計中面臨的主要挑戰(zhàn)是,在減小物理尺寸的同時,提高開關(guān)能力。
 
     
  在繼電器小型化設(shè)計中,必須考慮許多不斷改變的因素:在接觸力和斷開力減小的情況下,保持觸點(diǎn)的可靠性;保護(hù)繼電器免遭內(nèi)部和外部污染;材料改變和觸點(diǎn)腐蝕引起的閉合力減??;盡管物理尺寸減小,但絕緣性能仍要提高;熱性能、自加熱以及在環(huán)境溫度升高時的性能;更長的服務(wù)壽命和更高的開關(guān)能力;更高的可靠性要求;制造技術(shù)帶來的限制。
  
  新技術(shù)和新概念也將促成未來繼電器技術(shù)的巨大創(chuàng)新。
  
        盡管尺寸顯著縮小,但線圈功耗和開關(guān)能力卻幾乎保持不變,介電特性有所改進(jìn),開關(guān)時間也明顯縮短,但熱阻卻有所增加。
  
 
  
  以下是允許在縮小繼電器體積的同時,又能改進(jìn)特性的一些因素。
  
  設(shè)計:微型繼電器全部使用極化磁路。這一特性允許縮小物理尺寸,同時還支持雙穩(wěn)態(tài)開關(guān)特性。線圈涂層允許顯著減小繼電器的間隙和漏電流路徑。氣密外殼的使用是另一項優(yōu)勢,它能夠*地保護(hù)繼電器內(nèi)部免受外部污染的影響,進(jìn)而減小所需要的zui小接觸力。
  
  材料:在小型化設(shè)計過程中,體積與表面積的比例將會變差,這將導(dǎo)致熱阻增加。這種情況下,如果仍要保持良好的觸點(diǎn)可靠性,就需要提高所用絕緣材料的特性。為了能夠提供相同甚至更高的可靠性,則必須顯著改進(jìn)絕緣材料的熱穩(wěn)定性和排氣特性。
  
  使用的銅材料也相當(dāng)重要。越高的傳導(dǎo)率越允許減小必要的橫截面,并越支持更小的物理形狀。對使用的彈簧材料而言,高溫時的松弛性非常重要。
  
  工藝:小型化設(shè)計對繼電器中所用各部件的精度和組裝工藝的精度,提出了更加高的要求。只有兩者都得到了控制,才能有效實(shí)現(xiàn)更小的物理尺寸。制造過程中更小的公差,還會使開關(guān)特性具有更少的分散。更小的物理尺寸要求全自動生產(chǎn),以便在組裝和測試過程中系統(tǒng)性排除人為因素。
  
  介電強(qiáng)度
  
  較大尺寸設(shè)計可以增加介電強(qiáng)度。這句話聽起來非常合理,但不是在每種情況下都一定正確。如圖2所示,與第3代繼電器相比,第4代產(chǎn)品的介電強(qiáng)度有了明顯增加。在線圈與觸點(diǎn)之間以及在斷開的開關(guān)路徑之中的這種改進(jìn),可以通過以下措施首先實(shí)現(xiàn):涂覆線圈;將驅(qū)動和開關(guān)腔分開;使用氣密外殼和合適的惰性氣體。

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