Guida alla selezione dei relè PCB: bobina, contatto, carico e regole termiche da verificare

Innanzitutto la conclusione: un relè PCB funziona bene solo in base al carico peggiore, alla temperatura ambiente all'interno dell'involucro e al margine di azionamento della bobina che gli viene concesso. Scegli sei parametri, verificane due alla temperatura ambiente massima e considera ogni valore relativo alla durata di commutazione riportato sulla scheda tecnica come valido solo nelle condizioni di carico stampate accanto ad esso.

L'errore che avvia la maggior parte delle ricerche di una guida alla selezione si presenta così. Una scheda per elettrodomestici da 16 A è verificata a 25 C con un carico resistivo e il relè ha una potenza nominale di 16 A a 250 V CA per 30.000 operazioni. Nella produzione il carico è un alimentatore a commutazione con uno spunto di 20 A, il case raggiunge i 70 C e il transistor del driver rilascia 0,7 V del rail da 12 V. Il contatto si salda nel settimo mese e la colpa viene data al relè anziché alle condizioni nominali.

Le sezioni seguenti coprono i numeri che effettivamente decidono se un relè a foro passante o SMT sopravvive e quando una versione a scatto, sigillata o 105 C vale il costo aggiuntivo.

Sei parametri che decidono la selezione del relè PCB

Elaborateli in ordine. Ognuno può eliminare un candidato prima di dedicare tempo ai disegni delle impronte.

Due di questi richiedono una conferma al banco piuttosto che la lettura della scheda tecnica: la tensione di funzionamento obbligatoria al rail di alimentazione più basso e l'aumento della temperatura di contatto sotto il carico reale.

Azionamento a bobina: progettato in base alla tensione di esercizio necessaria, non a quella nominale

Non è garantito che una bobina da 12 V CC si inserisca a 12 V. La tensione di funzionamento è generalmente specificata intorno al 75% del valore nominale a 20 C, quindi circa 9 V. La resistenza del rame aumenta di circa lo 0,4% per grado Celsius, quindi una bobina che si trova a 85 C ha una resistenza dell'avvolgimento notevolmente più elevata, assorbe meno corrente dalla stessa tensione applicata e sviluppa meno forza magnetica. Anche la pressione di contatto diminuisce man mano che le parti si espandono, quindi la resistenza di contatto aumenta contemporaneamente.

La regola pratica è quella di dare alla bobina almeno il 90% del valore nominale quando l'erogazione è al minimo e la scheda è più calda. Per un rail da 12 V, preventivare la tolleranza del regolatore, la tensione di saturazione del transistor (da 0,3 a 0,7 V per un driver bipolare, molto meno per un MOSFET) e qualsiasi caduta di connettore o serie. Al di sotto di circa l'80%, aspettatevi chiacchiere o un mancato rientro sul lato freddo dell'intervallo.

Il rilascio si comporta diversamente. Un diodo a ruota libera è la protezione standard, ma estende il tempo di rilascio di alcuni millisecondi. Un diodo più zener o uno smorzatore RC rilascia più velocemente, al costo di parti aggiuntive e di una tensione di picco più elevata sul driver. Se il relè deve disattivarsi all'interno di una finestra definita, testare la vera rete di smorzamento invece di dare per scontato.

Carico di contatto e declassamento: spunto e archi CC

Le valutazioni dei contatti dipendono dal tipo di carico e il tipo di carico è ciò che la maggior parte delle liste ignora. Le lampade a incandescenza e gli alimentatori capacitivi assorbono correnti di spunto da 10 a 20 volte il valore di stato stazionario per pochi millisecondi; i motori aspirano da 6 a 8 volte. Un relè a cui viene chiesto di commutare tali carichi necessita di un valore di prova per lo spunto, non solo per la valutazione continua.

I carichi CC sono più difficili. Un arco AC si spegne ad ogni passaggio per lo zero, circa 100 o 120 volte al secondo. Un arco CC no, quindi lo stesso relè da 16 A a 250 V CA può essere valutato solo da 5 a 10 A a 30 V CC. Se l'applicazione commuta in CC, iniziare dalla tabella dei valori CC e declassare nuovamente per i carichi induttivi.

La scelta dei materiali segue il carico. AgSnO2 resiste alla saldatura sotto lampada e allo spunto capacitivo, motivo per cui appare sui relè di commutazione degli apparecchi. AgNi è adatto a carichi resistivi e induttivi leggeri. La placcatura in oro appartiene ai circuiti a secco, come i percorsi di segnale a basso livello in cui le pellicole di ossido causerebbero un contatto intermittente; è la scelta sbagliata per qualsiasi carico che trasporta corrente reale. I contatti biforcati aiutano quando un contatto deve funzionare in modo affidabile sia a corrente bassa che moderata, perché due punti di contatto danno una seconda possibilità di stabilire.

Latching o monostabile: decidere in base al budget energetico in standby

Un relè monostabile mantiene la posizione solo mentre la corrente scorre attraverso la bobina. Una bobina da 12 V con potenza nominale di 400 mW assorbe circa 33 mA in modo continuo, ovvero 0,4 W di calore all'interno di un involucro sigillato e un costo reale in un contatore o un prodotto alimentato a batteria con diversi relè. Un relè ad aggancio magnetico cambia stato con un impulso da 10 a 50 ms e poi si mantiene con corrente di mantenimento pari a zero.

Il compromesso è la complessità della guida e il comportamento dello stato. Relè bistabili necessitano di un impulso di inversione di polarità, solitamente da un ponte H o due transistor, e l'impulso deve essere sufficientemente lungo per completare il trasferimento meccanico. In cambio, il contatto rimane dov'era anche in caso di interruzione di corrente, che è esattamente ciò che vogliono i contatori e i controller dell'illuminazione. Una versione a bobina singola utilizza un avvolgimento e polarità invertita; una versione a doppia bobina utilizza due avvolgimenti, il che semplifica il driver con due interruttori low-side. La famiglia FH31L offre opzioni sia a bobina singola che a bobina doppia, quindi un design può cambiare lo stile di azionamento senza modificare l'ingombro.

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Adattamento meccanico, tenuta e certificazione

La compatibilità dell'impronta è il punto in cui i relè dall'aspetto equivalente differiscono. Due relè di potenza da 16 A possono condividere lo stesso passo dei pin ma differire per lunghezza, diametro dei pin, altezza del corpo e se i terminali si trovano in una base sigillata. Verificare il disegno meccanico rispetto al contorno della scheda anziché rispetto a un altro codice prodotto e controllare l'altezza rispetto all'involucro prima di tagliare l'attrezzatura.

La sigillatura è importante se il gruppo viene lavato dopo la saldatura. Una copertura a prova di flusso mantiene il flusso e il liquido detergente lontani dai contatti; una versione sigillata in plastica tollera anche la pulizia acquosa e il rivestimento protettivo. Una copertura antipolvere aperta no, e l'umidità intrappolata tende ad apparire più tardi come deriva della resistenza di contatto.

La certificazione è parte della selezione, non un ripensamento. Le approvazioni UL, TUV e CQC si riferiscono a modelli e valori nominali specifici e una versione della bobina da 105 C può essere una voce di file separata dalla versione standard da 85 C. Per i mercati di esportazione, confermare in anticipo la documentazione ROHS e REACH. Per una scorciatoia su ingombri standard e stili di montaggio, il Gamma di relè per montaggio su circuito stampato raggruppa le parti in base al layout del terminale anziché in base alla valutazione corrente, il che rende più rapida la prima lista ristretta. L'FH14T, con potenza nominale di 17 A e conforme a UL, TUV e CQC, è un utile punto di riferimento per l'aspetto di un relè di potenza da 105 C completamente documentato.

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Abbinamento del relè all'applicazione

Le priorità di selezione cambiano con il prodotto finale. La tabella seguente è un filtro iniziale, non una specifica.

Quando una parte del catalogo si avvicina ma non si adatta perfettamente, l'ultima opzione è una configurazione modificata: diversa resistenza o tensione della bobina, un materiale di contatto specifico, un terminale più lungo o una copertura diversa. Configurazioni relè personalizzate vale la pena controllarli prima di una riprogettazione, perché la sostituzione della bobina o del terminale è solitamente più rapida ed economica rispetto al passaggio a un'altra piattaforma di relè. Per le schede domestiche intelligenti, il W33 è un punto di partenza comune per la commutazione a 16 A con margine di spunto.

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Elenco di controllo del rilascio prima di congelare la distinta base

1. Riprodurre il carico reale, inclusa la corrente di spunto e la frequenza di commutazione, in un test di resistenza.
2. Misurare la tensione di funzionamento con l'alimentazione al minimo e la scheda alla temperatura ambiente massima.
3. Confermare l'impronta, la lunghezza del perno e l'altezza del corpo rispetto al disegno meccanico su una tavola nuda.
4. Verificare che il file di certificazione copra l'esatto modello, tensione della bobina e versione della temperatura ordinati.
5. Ottieni per iscritto le condizioni di vita elettrica: tipo di carico, tensione, corrente, fattore di potenza e ambiente.
6. Qualificare una seconda fonte o opzione di pacchetto con lo stesso ingombro prima della produzione in volume.

FAQ: domande sulla selezione dei relè PCB

La selezione del relè PCB premia l'ingegnere che legge le condizioni di valutazione anziché i numeri dei titoli. Inquadrando il tipo di carico, la tensione della bobina nel caso peggiore e il disegno meccanico, la maggior parte delle sorprese lasciate sul campo scompariranno. Zhejiang Fanhar Electronics produce relè di potenza, di ritenuta, industriali, di nuova energia, di segnale, automobilistici e a stato solido su linee automatizzate, insieme a trasformatori di corrente e shunt, e supporta richieste di varianti di bobine, contatti e terminali quando una parte del catalogo si avvicina ai requisiti.