Leitfaden zur Auswahl von Leiterplattenrelais: Zu überprüfende Spulen-, Kontakt-, Last- und thermische Regeln

Fazit zunächst: Ein PCB-Relais funktioniert nur so gut, wie es der ungünstigsten Last, der Umgebungstemperatur im Inneren des Gehäuses und dem von Ihnen angegebenen Spulenantriebsspielraum entspricht. Wählen Sie sechs Parameter aus, überprüfen Sie zwei davon bei maximaler Umgebungstemperatur und behandeln Sie jede Schaltlebensdauerangabe im Datenblatt nur unter den daneben aufgedruckten Lastbedingungen als gültig.

Der Fehler, der die meisten Suchen nach einem Auswahlführer auslöst, sieht wie folgt aus. Eine 16-A-Geräteplatine wird bei 25 °C mit einer ohmschen Last geprüft, und das Relais ist für 16 A bei 250 VAC für 30.000 Schaltspiele ausgelegt. In der Produktion handelt es sich bei der Last um eine Schaltversorgung mit einem Einschaltstrom von 20 A, das Gehäuse erreicht 70 °C und der Treibertransistor fällt um 0,7 V von der 12-V-Schiene ab. Der Kontakt schweißt im siebten Monat zusammen und das Relais wird anstelle der Leistungsbedingungen verantwortlich gemacht.

In den folgenden Abschnitten werden die Zahlen behandelt, die tatsächlich darüber entscheiden, ob ein Durchgangsloch- oder ein SMT-Relais überlebt und wann eine verriegelnde, versiegelte oder 105-C-Version den Aufpreis wert ist.

Sechs Parameter, die über die Auswahl eines Leiterplattenrelais entscheiden

Arbeiten Sie diese der Reihe nach durch. Jeder kann einen Kandidaten eliminieren, bevor Sie Zeit mit Footprint-Zeichnungen verbringen.

Zwei davon erfordern eine Prüfstandsbestätigung und nicht das Lesen von Datenblättern: die Betriebsspannung an Ihrer untersten Versorgungsschiene und der Anstieg der Kontakttemperatur unter der tatsächlichen Last.

Spulenantrieb: Auslegung auf die erforderliche Betriebsspannung, nicht auf die Nennspannung

Es ist nicht garantiert, dass eine 12-V-Gleichstromspule bei 12 V anzieht. Die erforderliche Betriebsspannung wird normalerweise bei etwa 75 % des Nennwerts bei 20 °C angegeben, also etwa bei 9 V. Der Kupferwiderstand steigt um etwa 0,4 % pro Grad Celsius, sodass eine Spule bei 85 °C einen merklich höheren Wicklungswiderstand aufweist, bei gleicher angelegter Spannung weniger Strom zieht und weniger Magnetkraft entwickelt. Mit der Ausdehnung der Teile sinkt auch der Kontaktdruck, sodass gleichzeitig der Kontaktwiderstand steigt.

Die praktische Regel besteht darin, der Spule mindestens 90 % des Nennwerts zu geben, wenn die Versorgung minimal ist und die Platine am heißesten ist. Berücksichtigen Sie bei einer 12-V-Schiene die Reglertoleranz, die Transistor-Sättigungsspannung (0,3 bis 0,7 V für einen bipolaren Treiber, viel weniger für einen MOSFET) und etwaige Stecker- oder Serienabfälle. Unter etwa 80 % ist auf der kalten Seite des Bereichs mit Rattern oder einem verpassten Einzug zu rechnen.

Die Freigabe verhält sich anders. Eine Freilaufdiode ist der Standardschutz, verlängert jedoch die Auslösezeit um einige Millisekunden. Eine Diode plus Zener oder ein RC-Snubber löst schneller aus, allerdings auf Kosten zusätzlicher Teile und einer höheren Spitzenspannung am Treiber. Wenn das Relais innerhalb eines definierten Fensters abfallen muss, testen Sie das tatsächliche Snubber-Netzwerk, anstatt nur Annahmen zu treffen.

Kontaktbelastung und Leistungsreduzierung: Einschaltstrom und Gleichstromlichtbögen

Die Kontaktwerte hängen vom Lasttyp ab und der Lasttyp wird von den meisten Auswahllisten ignoriert. Glühlampen und kapazitive Netzteile ziehen für einige Millisekunden Einschaltströme, die das 10- bis 20-fache des stationären Wertes betragen; Motoren ziehen 6 bis 8 Mal. Ein Relais, das diese Lasten schalten soll, benötigt einen Testwert für den Einschaltstrom, nicht nur die Dauerleistung.

Gleichstromlasten sind schwieriger. Ein Wechselstromlichtbogen erlischt bei jedem Nulldurchgang, etwa 100 bis 120 Mal pro Sekunde. Bei einem Gleichstromlichtbogen ist dies nicht der Fall, sodass dasselbe Relais mit einer Nennleistung von 16 A bei 250 V Wechselstrom möglicherweise nur für 5 bis 10 A bei 30 V Gleichstrom ausgelegt ist. Wenn Ihre Anwendung Gleichstrom schaltet, beginnen Sie mit der Gleichstrom-Nennwerttabelle und reduzieren Sie die Leistung für induktive Lasten erneut.

Die Materialauswahl richtet sich nach der Belastung. AgSnO2 widersteht dem Schweißen unter Lampen und kapazitiven Einschaltströmen, weshalb es auf Geräteschaltrelais erscheint. AgNi eignet sich für ohmsche und leichte induktive Lasten. Die Vergoldung gehört zu trockenen Schaltkreisen, wie z. B. Signalpfaden mit niedrigem Pegel, wo Oxidfilme zu intermittierendem Kontakt führen würden; Es ist die falsche Wahl für jede Last, die echten Strom führt. Gegabelte Kontakte helfen dort, wo ein Kontakt sowohl bei niedrigem als auch bei mittlerem Strom zuverlässig funktionieren muss, da zwei Kontaktpunkte eine zweite Chance zum Schließen bieten.

Selbsthaltend oder monostabil: Entscheiden Sie sich nach dem Standby-Strombudget

Ein monostabiles Relais hält die Position nur, solange Strom durch die Spule fließt. Eine 12-V-Spule mit einer Nennleistung von 400 mW verbraucht kontinuierlich etwa 33 mA, was in einem versiegelten Gehäuse 0,4 W Wärme entspricht und in einem Messgerät oder batteriebetriebenen Produkt mit mehreren Relais einen echten Kostenfaktor darstellt. Ein magnetisches Verriegelungsrelais ändert seinen Zustand mit einem Impuls von 10 bis 50 ms und hält dann ohne Haltestrom.

Der Kompromiss besteht zwischen Laufwerkskomplexität und Zustandsverhalten. Selbsthaltende Relais benötigen einen Polaritätsumkehrimpuls, normalerweise von einer H-Brücke oder zwei Transistoren, und der Impuls muss lang genug sein, um die mechanische Übertragung abzuschließen. Im Gegenzug bleibt der Kontakt bei einer Stromunterbrechung dort, wo er war, was genau das ist, was Verbrauchszähler und Lichtsteuerungen wollen. Eine Single-Coil-Version verwendet eine Wicklung und umgekehrte Polarität; Eine Doppelspulenversion verwendet zwei Wicklungen, was den Treiber auf zwei Low-Side-Schalter vereinfacht. Die FH31L-Familie bietet sowohl Einzelspulen- als auch Doppelspulenoptionen, sodass ein Design den Antriebsstil ändern kann, ohne den Platzbedarf zu ändern.

FH31L 80A Stromstoßrelais für Smart Meter IEC62052-31 UC2-Verriegelungsrelais mit 80-A-Schaltung und Einzel- oder Doppelspulenoptionen für Smart-Meter-Designs, bei denen sich der Antriebsstil ändern kann, ohne den Platzbedarf zu verändern. Produkt anzeigen →

Mechanische Passform, Abdichtung und Zertifizierung

Bei der Footprint-Kompatibilität unterscheiden sich gleich aussehende Relais. Zwei 16-A-Leistungsrelais können das gleiche Pin-Raster haben, unterscheiden sich jedoch in Pin-Länge, Pin-Durchmesser, Gehäusehöhe und ob die Anschlüsse in einem abgedichteten Sockel sitzen. Vergleichen Sie die mechanische Zeichnung anhand Ihres Platinenumrisses und nicht anhand einer anderen Teilenummer, und vergleichen Sie die Höhe anhand des Gehäuses, bevor das Werkzeug zugeschnitten wird.

Die Abdichtung ist wichtig, wenn die Baugruppe nach dem Löten gewaschen wird. Eine flussmitteldichte Abdeckung hält Flussmittel und Reinigungsflüssigkeit von den Kontakten fern; Eine kunststoffversiegelte Version verträgt auch wässrige Reinigung und Schutzlackierung. Bei einer offenen Staubschutzhülle ist dies nicht der Fall, und eingeschlossene Feuchtigkeit macht sich später oft als Übergangswiderstandsdrift bemerkbar.

Die Zertifizierung ist Teil der Auswahl und kein nachträglicher Einfall. UL-, TÜV- und CQC-Zulassungen sind an bestimmte Modelle und Nennwerte gebunden, und eine 105-C-Spulenversion kann ein separater Dateieintrag von der Standardversion mit 85 C sein. Bestätigen Sie für Exportmärkte vorab die ROHS- und REACH-Dokumentation. Eine Kurzanleitung zu Standardgrundrissen und Montagearten finden Sie im Relaisreihe für Leiterplattenmontage Gruppiert Teile nach Terminal-Layout und nicht nach aktueller Nennleistung, wodurch die erste Auswahlliste schneller erstellt wird. Das FH14T mit einer Nennleistung von 17 A und UL-, TÜV- und CQC-Konformität ist ein nützlicher Bezugspunkt dafür, wie ein vollständig dokumentiertes 105-C-Leistungsrelais aussieht.

FH14T 17A PCB-Leistungsrelais mit UL TÜV CQC Ultrakleines PCB-Relais mit einer Nennleistung von 17 A und UL-Klasse-F-Isolierung und Modellen bis 105 °C, nützlich bei der Auswahl zertifizierter Leistungsschalter und Dokumentationsanleitungen. Produkt anzeigen →

Anpassung des Relais an die Anwendung

Die Auswahlprioritäten ändern sich mit dem Endprodukt. Die folgende Tabelle ist ein Startfilter, keine Spezifikation.

Wenn ein Katalogteil nahe kommt, aber nicht ganz passt, ist die letzte Option eine geänderte Konfiguration: anderer Spulenwiderstand oder andere Spannung, ein bestimmtes Kontaktmaterial, ein längerer Anschluss oder eine andere Abdeckung. Benutzerdefinierte Relaiskonfigurationen Es lohnt sich, dies vor einer Neukonstruktion zu prüfen, da ein Spulen- oder Anschlusswechsel in der Regel schneller und kostengünstiger ist als der Wechsel zu einer anderen Relaisplattform. Für Smart-Home-Platinen ist der W33 ein üblicher Ausgangspunkt für 16-A-Schaltungen mit Einschaltstromreserve.

W33 10A Leistungsrelais für Smart Home und Haushaltsgeräte Kompaktes Leiterplattenrelais mit einer Nennleistung von 5 A/10 A bei 250 VAC, mit einer Kriechstrecke von über 6 mm und TV-5 78 A Einschaltstrom für Smart-Home- oder Geräteschaltung. Produkt anzeigen →

Freigabe-Checkliste, bevor Sie die Stückliste einfrieren

1. Reproduzieren Sie die reale Belastung, einschließlich Einschaltstrom und Schaltfrequenz, in einem Dauertest.
2. Messen Sie die erforderliche Betriebsspannung bei minimaler Versorgungsspannung und maximaler Umgebungstemperatur der Platine.
3. Überprüfen Sie die Grundfläche, die Stiftlänge und die Gehäusehöhe anhand der mechanischen Zeichnung auf einer unbestückten Platine.
4. Überprüfen Sie, ob die Zertifizierungsdatei das genaue Modell, die Spulenspannung und die bestellte Temperaturversion abdeckt.
5. Halten Sie den Zustand der elektrischen Lebensdauer schriftlich fest: Lasttyp, Spannung, Stromstärke, Leistungsfaktor und Umgebungstemperatur.
6. Qualifizieren Sie vor der Serienproduktion eine zweite Quelle oder Paketoption mit demselben Footprint.

FAQ: Fragen zur Auswahl von Leiterplattenrelais

Bei der Auswahl eines PCB-Relais wird der Ingenieur belohnt, der die Bewertungsbedingungen anstelle von Schlagzeilen liest. Wenn Sie den Lasttyp, die ungünstigste Spulenspannung und die mechanische Zeichnung festlegen, verschwinden die meisten Überraschungen, die auf dem Gebiet noch übrig sind. Zhejiang Fanhar Electronics fertigt Leistungs-, Verriegelungs-, Industrie-, neue Energie-, Signal-, Automobil- und Halbleiterrelais auf automatisierten Linien sowie Stromtransformatoren und Shunts und unterstützt Anfragen nach Spulen-, Kontakt- und Anschlussvarianten, wenn ein Katalogteil der Anforderung nahekommt.