继电器是电气工程的基础元件之一。早在发现电磁变化时就诞生了这种产品,利用电磁铁在通电和断电下磁力产生和消失的现象,来控制高电压高电流端电路的开合,它的出现使得电路的远程控制和保护等工作得以顺利进行。
继电器支撑了从汽车到生产线,从家电到电网的广泛应用,根据统计,我国2022年继电器产量达91.5亿个,占全球产量的50%,这一庞大市场一直以来绝大部分都采用了机械式继电器,其具有低成本、无漏电流、更好的鲁棒性、广泛的工作温度区间等等优势。
但是机械式继电器也具有诸多缺点,包括体积大、开关速度慢、寿命有限等等。随着半导体技术和集成电路的发展,固态继电器正在成为一个可替代的选择。
固态继电器利用半导体元件替代机械开关,从而提供更高的开关速度、更长的寿命和更高的可靠性。固态继电器没有物理触点,因此减少了机械磨损和电磁干扰,使其非常适合应用在需要频繁切换和高可靠性的场合。
之前,光耦一直是固态继电器的主要隔离技术,随着电磁隔离和电容隔离技术的普及,这些新兴的隔离技术正在固态继电器中扮演着越来越重要的角色。
日前,笔者与纳芯微技术市场经理谭园进行了访谈,探讨了继电器的发展趋势。
固态继电器优势
谭园表示,无论是传统机械式继电器,还是光耦继电器,都存在着技术本身带来的受限之处,其一就是可靠性和寿命的挑战。比如机械继电器的开合,会造成电弧,从而影响金属触点发生黏连等故障。而光耦继电器也会由于LED的光衰而降低可靠性,此外,光耦器件往往在更高耐压等级、更小封装、更宽工作温度范围的实现上存在着挑战。
谭园补充道,小型化是固态继电器的主要优势之二,随着终端产品的小型化趋势,给电子部件预留的空间越来越小,机械式继电器逐渐无法适应当下的电路空间限制,体积更小的固态继电器成为了首选项。
第三个重要优势是支持智能化,相比缺乏反馈的机械式继电器而言,固态继电器有着电子器件的天然优势,即更容易集成各种检测、保护、反馈等智能化要素,通过IC的智能化,使得客户系统实现更安全更精细的控制。
不过谭园也表示,相比于光耦,非光耦式隔离式继电器在EMI指标比如RE上遇到挑战,不过随着技术的改进,EMI表现正在显著改善。
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