Руководство по выбору реле на печатной плате: катушка, контакт, нагрузка и температурные правила для проверки

Первый вывод: реле на печатной плате работает только при наихудшей нагрузке, температуре окружающей среды внутри корпуса и запасе привода катушки, который вы ему даете. Выберите шесть параметров, проверьте два из них при максимальной температуре окружающей среды и считайте каждое значение срока службы переключения, указанное в таблице данных, действительным только при условиях нагрузки, указанных рядом с ним.

Ошибка, с которой начинается большинство поисков руководства по выбору, выглядит следующим образом. Плата прибора на 16 А проверена при 25 C с резистивной нагрузкой, а реле рассчитано на 16 А при 250 В переменного тока на 30 000 операций. На производстве нагрузка представляет собой импульсный блок питания с броском тока 20 А, температура корпуса достигает 70 С, а на драйверном транзисторе падает 0,7 В по шине 12 В. На седьмом месяце контакт приваривается, и вместо номинальных условий винят реле.

В разделах ниже приводятся цифры, которые фактически определяют, выживет ли сквозное реле или реле SMT, и когда версия с фиксацией, герметичная версия или версия 105 C стоит дополнительных затрат.

Шесть параметров, определяющих выбор реле для печатной платы

Проработайте их по порядку. Каждый из них может исключить кандидата, прежде чем вы потратите время на рисунки следов.

Два из них требуют стендового подтверждения, а не чтения технических характеристик: обязательное рабочее напряжение на самой нижней шине питания и повышение температуры контактов под реальной нагрузкой.

Катушка привода: проектирование с учетом необходимого рабочего напряжения, а не номинального

Катушка 12 В постоянного тока не гарантированно будет работать при напряжении 12 В. Рабочее напряжение обычно составляет около 75 % от номинального при 20 C, то есть примерно 9 В. Сопротивление меди увеличивается примерно на 0,4 % на градус Цельсия, поэтому катушка, находящаяся при 85 C, имеет заметно более высокое сопротивление обмотки, потребляет меньший ток при том же приложенном напряжении и развивает меньшую магнитную силу. Контактное давление также падает по мере расширения деталей, поэтому контактное сопротивление одновременно возрастает.

Практическое правило состоит в том, чтобы давать катушке напряжение не менее 90% от номинала, когда питание минимальное, а плата самая горячая. Для шины 12 В учитывайте допуск регулятора, напряжение насыщения транзистора (от 0,3 до 0,7 В для биполярного драйвера и гораздо меньше для МОП-транзистора) и падение напряжения на любом разъеме или последовательном соединении. Ниже примерно 80% ожидайте болтовни или промаха на холодной стороне диапазона.

Релиз ведет себя по-другому. Безынерционный диод является стандартной защитой, но он увеличивает время срабатывания на несколько миллисекунд. Диод со стабилитроном или RC-демпфер размыкается быстрее за счет дополнительных деталей и более высокого пикового напряжения на драйвере. Если реле должно отключиться в пределах определенного окна, протестируйте реальную снабберную сеть, а не предполагайте.

Контактная нагрузка и снижение номинальных характеристик: пусковые нагрузки и дуги постоянного тока

Номиналы контактов зависят от типа нагрузки, а тип нагрузки — это то, что игнорируется большинством коротких списков. Лампы накаливания и емкостные источники питания в течение нескольких миллисекунд потребляют пусковой ток, в 10–20 раз превышающий установившееся значение; двигатели тянут от 6 до 8 раз. Реле, предназначенному для переключения этих нагрузок, нуждается в контрольном значении пускового тока, а не только в продолжительном режиме.

Нагрузки постоянного тока сложнее. Дуга переменного тока гаснет при каждом пересечении нуля, примерно 100 или 120 раз в секунду. Дуга постоянного тока не возникает, поэтому одно и то же реле с номиналом 16 А при 250 В переменного тока может иметь номинал только от 5 до 10 А при 30 В постоянного тока. Если ваше приложение переключает постоянный ток, начните с таблицы номиналов постоянного тока и снова уменьшите номинальные значения для индуктивных нагрузок.

Выбор материала зависит от нагрузки. AgSnO2 устойчив к сварке под лампой и емкостным броскам, поэтому он появляется в реле включения приборов. AgNi подходит для резистивных и легких индуктивных нагрузок. Позолота подходит для сухих цепей, таких как пути прохождения сигналов низкого уровня, где оксидные пленки могут вызывать прерывистый контакт; это неправильный выбор для любой нагрузки, несущей реальный ток. Раздвоенные контакты помогают там, где контакт должен надежно работать как при слабом, так и при умеренном токе, поскольку две точки контакта дают второй шанс на замыкание.

Фиксирующийся или моностабильный: определитесь с бюджетом мощности в режиме ожидания

Моностабильное реле удерживает положение только пока ток течет через катушку. Катушка 12 В мощностью 400 мВт непрерывно потребляет примерно 33 мА, что составляет 0,4 Вт тепла внутри герметичного корпуса и реальную стоимость счетчика или продукта с батарейным питанием и несколькими реле. Реле с магнитной фиксацией меняет состояние импульсом от 10 до 50 мс, а затем удерживается с нулевым током удержания.

Компромиссом является сложность привода и поведение состояния. Реле с блокировкой нужен импульс изменения полярности, обычно от H-моста или двух транзисторов, и импульс должен быть достаточно длинным, чтобы завершить механическую передачу. Взамен контакт остается на том же месте, где он был из-за прерывания подачи электроэнергии, а это именно то, чего хотят счетчики коммунальных услуг и контроллеры освещения. В версии с одной катушкой используется одна обмотка и обратная полярность; в версии с двойной катушкой используются две обмотки, что упрощает драйвер до двух переключателей нижнего плеча. Семейство FH31L предлагает варианты как с одной, так и с двойной катушкой, поэтому конструкция может изменить стиль привода без изменения занимаемой площади.

FH31L 80A Реле с блокировкой для интеллектуальных счетчиков Реле с блокировкой IEC62052-31 UC2 с коммутацией на 80 А и вариантами с одной или двойной катушкой, предназначенное для конструкций интеллектуальных счетчиков, в которых стиль привода может меняться без изменения занимаемой площади. Посмотреть продукт →

Механическая посадка, герметизация и сертификация

Совместимость по занимаемой площади — это то, чем отличаются реле одинакового внешнего вида. Два силовых реле на 16 А могут иметь одинаковый шаг контактов, но при этом отличаться длиной контактов, диаметром контактов, высотой корпуса и тем, расположены ли клеммы на герметичном основании. Сверьте механический чертеж с контуром вашей платы, а не с другим номером детали, и проверьте высоту относительно корпуса, прежде чем обрезать инструмент.

Герметизация имеет значение, если сборку промывают после пайки. Флюсонепроницаемая крышка предотвращает попадание флюса и чистящей жидкости на контакты; версия с пластиковым уплотнением также допускает очистку водой и нанесение защитного покрытия. Открытая пылезащитная крышка этого не делает, и захваченная влага имеет тенденцию проявляться позже по мере дрейфа контактного сопротивления.

Сертификация — это часть отбора, а не второстепенная мысль. Одобрения UL, TUV и CQC предоставляются конкретным моделям и номиналам, а версия катушки 105 C может быть отдельной записью в файле по сравнению со стандартной версией 85 C. Для экспортных рынков заранее подтвердите документацию ROHS и REACH. Для быстрого доступа к стандартным посадочным местам и стилям монтажа см. Диапазон реле для монтажа на печатную плату детали группируются по расположению клемм, а не по текущему рейтингу, что ускоряет составление первого списка. FH14T, рассчитанный на ток 17 А и соответствующий стандартам UL, TUV и CQC, является полезным ориентиром для того, как выглядит полностью документированное силовое реле 105 C.

Реле мощности для печатной платы FH14T 17A с UL TUV CQC Сверхкомпактное реле для печатной платы с номиналом 17 А, изоляцией класса F по UL и моделями, рассчитанными на температуру до 105°C, полезно при сертифицированном переключении питания и выборе руководства по документации. Посмотреть продукт →

Согласование реле с применением

Приоритеты выбора меняются вместе с конечным продуктом. Таблица ниже представляет собой стартовый фильтр, а не спецификацию.

Когда деталь из каталога приближается, но не совсем подходит, последний вариант — это измененная конфигурация: другое сопротивление или напряжение катушки, конкретный материал контактов, более длинный терминал или другая крышка. Пользовательские конфигурации реле стоит проверить перед перепроектированием, поскольку замена катушки или клеммы обычно происходит быстрее и дешевле, чем переход на другую платформу реле. Для плат «умного дома» W33 является общей отправной точкой для переключения на ток 16 А с пусковым запасом.

Реле мощности W33 10А для умного дома и бытовой техники Компактное реле на печатной плате с номиналом 5 А/10 А при 250 В переменного тока, с длиной утечки более 6 мм и броском тока TV-5 78 А для переключения умного дома или бытовой техники. Посмотреть продукт →

Контрольный список выпуска перед заморозкой спецификации

1. Воспроизведите реальную нагрузку, включая пусковой ток и частоту коммутации, в ходе испытания на долговечность.
2. Измерьте необходимое рабочее напряжение при минимальном питании и максимальной температуре окружающей среды на плате.
3. Проверьте площадь основания, длину штифта и высоту корпуса по механическому чертежу на голой плате.
4. Убедитесь, что файл сертификации соответствует заказанной модели, напряжению катушки и температурной версии.
5. Запишите в письменном виде условия эксплуатации электрооборудования: тип нагрузки, напряжение, ток, коэффициент мощности и условия окружающей среды.
6. Перед массовым производством аттестуйте второй источник или вариант упаковки с той же площадью.

Часто задаваемые вопросы: Вопросы по выбору реле на печатной плате

Выбор реле на печатной плате вознаграждает инженера, который читает номинальные характеристики вместо заголовков. Укажите тип нагрузки, наихудшее напряжение катушки и механический чертеж, и большинство сюрпризов, оставшихся в полевых условиях, исчезнут. Компания Zhejiang Fanhar Electronics производит силовые, фиксирующие, промышленные, новые энергетические, сигнальные, автомобильные и полупроводниковые реле на автоматизированных линиях, а также трансформаторы тока и шунты, а также поддерживает запросы на варианты катушек, контактов и клемм, когда деталь из каталога близка к требуемой.