Part 01 前言
繼電器作為一種常見的開關器件,廣泛用于控制各種負載,比如LED、電機、電磁閥等。雖然尺寸大,但是架不住價格便宜,好用不貴啊,但是要注意的是不同類型的負載對繼電器的驅動方式和保護措施有不同的要求,如果不注意,可能會導致繼電器壽命縮短、負載損壞,甚至電路失效。接下來咱們來詳細分析繼電器驅動負載時的注意事項,重點從負載類型出發,講清楚設計要點和保護措施。
Part 02 負載類型
1.感性負載
感性負載如電機、電磁閥、在斷開時會產生反向電壓即反向電動勢,這是因為電感電流不能突變,電壓可能高達數百伏。觸點斷開時,反向電壓可能引起電弧,導致觸點燒蝕,縮短壽命。
感性負載啟動時會有較大的沖擊電流Inrush Current,一般是額定電流的5-10倍,可能導致繼電器觸點粘連或燒毀。
并且感性負載的響應時間較長100ms到1000ms,需要較大的能量來建立磁場,斷開時能量釋放也需要時間。
如何減少感性負載開關對繼電器的損傷呢?
并聯續流二極管:
在繼電器線圈或感性負載兩端并聯一個續流二極管,如1N4007,當負載斷開時,反向電壓通過二極管泄放,保護繼電器觸點和驅動電路。注意二極管方向要正確,陰極接正極,陽極接負極。
并聯RC吸收電路Snubber Circuit:
在繼電器觸點兩端并聯一個RC吸收電路比如100Ω電阻和100nF電容,吸收反向電壓尖峰,減少電弧。設計時,電阻和電容值要根據負載特性計算,避免過大或過小。
并聯TVS管:
TVS管可以快速鉗位反向電壓,保護電路。
觸點材料選擇:
AgSnO2銀氧化錫材料的繼電器觸點,這種材料耐電弧、耐燒蝕性能好,適合感性負載。相比傳統的AgCdO(銀氧化鎘),AgSnO2更環保,且耐磨損,適合高電流、高頻開關場景,所以在繼電器選型時也要注意。
燈負載(LED、白熾燈、鹵素燈、日光燈)啟動時的特點,以及AgSnO2觸點和“軟啟動”電器的應用。
2.燈負載
白熾燈、鹵素燈啟動時有很大的沖擊電流,一般是額定電流的10-15倍,因為燈絲冷態電阻很低,啟動瞬間電流會激增。LED燈和日光燈的沖擊電流較小,但啟動時可能有高頻尖峰。
如何減少對觸點的損傷呢?
觸點材料:
AgSnO2觸點適合燈負載,耐高電流沖擊,抗燒蝕能力強。對于大功率燈負載,可以考慮用AgNi(銀鎳合金)觸點,導電性好,耐沖擊。
加大繼電器容量:
比如LED燈額定電流1A,選5A的繼電器,觸點余量大,耐沖擊能力強。
減少開關頻率:
燈負載頻繁開關會加速觸點老化,建議開關間隔至少1-2秒,避免快速閃爍。