簧片继电器

簧片继电器目前依旧是开关应用上的一个主流器件。由于是金属路径导通,不存在固态继电器通常具有的大接触电阻与断开时漏电的问题。由于触点处于全密封状态,簧片继电器在小信号切换上性能由于传统机械电磁继电器,后者触点很快氧化,或者触点表面出现氧Pickering_LOGO_150205化层。簧片继电器还具有开关速度快的特点,对于仪器仪表及测试系统非常重要。

然而,继电器通常被视为普通器件,设计工程师很少在意,导致问题产生。

一般,绝大多数簧片继电器不含电磁屏蔽,结构上是用硬模压封装,骨架支撑绕线的线圈。而Pickering提供的是更高工艺制成的继电器。

Internal Mu-Metal Magnetic Screens内部Mu-Meteal电磁屏蔽

簧片继电器的典型结构是一对镍铁合金的触点被一个全密封的玻璃管包含。外面绕线圈,当线圈通电时,线圈产生磁场使触点闭合。没有电磁屏蔽室,磁场围绕在该继电器周围,并影响其它继电器—使触点所需闭合电压发生变化。当很多继电器密集安装在一起时,例如ATE设备的开关矩阵,有时相互干扰会造成继电器灵敏度下降并导致误动作。

工业标准规定,75%的线圈额定电压可以使触点闭合。例如5V继电器,在25C,3.75V供电时,继电器闭合。

线圈的铜线有4%/C的电阻温度系数。当温度升高1C时,线圈电阻增加4%,进而电流下降,磁场强度降低。在温度较高的场合,这点必须给予足够重视。

设想3个继电器并排紧密地放在一起,外面的2个通电。请参考下图。现在我们要使中间的闭合。两边的继电器磁场使得闭合中间继电器所需最低电压大幅增加。对于没有电磁屏蔽的0.15inch安装间距的情况下,闭合电压或许有需要增加30-40%。如果另外加上线圈电阻温度效应,所需闭合Pickering_CN_150429_Magnetic_Interaction电压将更高。如果加上继电器驱动电压有所下降的话,很可能继电器在5V供电时不能闭合。

这就是为什么Pickering认为在高密度安装场合下,mu-metal电磁屏蔽是绝对必须的,以此消除这些问题。

Reed Switch & coil assembly簧管与线圈

Unscreened assembly无电磁屏蔽

Mu-metal screened assembly有mu-metal电磁屏蔽

Simplified illustration of magnetic …assemblies  有屏蔽与无屏蔽的情况下的磁场分布

Simplified illustration showing…reed relays相邻的无电磁屏蔽的继电器,其磁场有相互抵消而受到削弱。

SoftCenter®Technology软封装技术

相对于常见的硬模压封装工艺,Pickering采用软封装技术,用柔软的材料保护脆弱的玻璃簧管及簧片与玻璃结合部,以防止模压高温状态下不同材料热膨胀不一致的问题。这种去应力工艺使得簧片可以精确对直,延长继电器寿命与可靠性。

即使很微小的应力,拉力,压力或扭转力都可能是触点接触面发生轻微位移,导致接触电阻不稳定。这一点在寿命测试当中就可以检测Pickering_Formerless_Coil150429到。

Pickering Softcenter Construction to protect reed switch Pickering软封装结构保护簧管

Conventional bobbin construction 传统骨架结构

Very hard moulding material 非常硬的模压材料

Coil winding  线圈绕制

Internal mu-metal magnetic screen permitting high packing density without magnetic interaction采用内部mu-metal电磁屏蔽技术可以实现高密度安装,避免电磁干扰

Former-less operating coil无骨架绕线

Delicate glass/metal reed switch seal. Must be protected精致的玻璃/金属结合的簧管必须保护好。

Diode二极管

Instrumentation grade reed switch仪表级簧管

Hard outer encapsulation material硬的外部封装材料

Soft inner encapsulation material to protect reed switch软的内部封装材料保护簧管

self supporting coil to maximize magnetic drive无骨架自支撑线圈,磁场驱动效率最高

Internal mu-metal magnetic screen内部mu-metal电磁屏蔽

Encapsulation Shell外壳

Reed switch簧管开关

Coil supporting bobbin wastes space and reduces magnetic drive 线圈支撑浪费空间,降低磁场驱动强度

Former-less Coils无骨架线圈

Pickering所有SIL与SMD封装的继电器线圈都是无骨架的。有时称之为空气线圈。采用一种特殊的覆热敏粘合剂的珐琅铜线在全自动设备上完成。当线圈绕制时,热风流吹向线圈融化粘合剂,然后粘形成固态的线圈。在精密调节下,线圈的起点与终点自动抽出,通常是3股线一起,以增加强度,便于与支架焊接。线圈冷却后,从夹具上弹出。整个过程保证了线圈的一致性与高品质。然后线圈直接套在簧管上,如图所示,可以清晰地看出无骨架绕线可以利用更大的空间。因为线圈磁场更接近轴心线,越内部的线匝越有效率(匝数/欧姆更大),所以整体磁场效率有极大提高。

多出来的绕线空间使Pickering可以制造出更小的封装,更大的线圈电阻,或者使用更小灵敏度的簧管(更高闭合力与释放力),非常灵活实现各种特点。

Copyright Pickering Electronics Limited 2015

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