继电器的选型和英应用

如何保证信号的稳定？

怎么消除继电器触点的电弧？

危害：

继电器的触点在动作时容易产生电弧，电弧具有热效应容易导致触点烧蚀粘接，缩短继电器的寿命，并且产生电弧的过程中会对外进行电磁辐射，对周围的设备产生干扰。

现状：

继电器闭合触点刚分离时，间隙极小，电路电压几乎全部加在触头之间，形成很强的电场，阴极的自由电子逸出奔向阳极，成为强电场发射。电子高速运动，碰撞中性气体分子，使其电离。电离后正离子向阴极运动，撞击阴极表面使其温度升高，进而形成热电子发射，并再参与碰撞电离，因此会在电极间形成大量带电粒子，使气体导电形成了炽热的电子流即电弧。

继电器在切断电路时常常会产生电弧，这是不可避免的。通常在触点电压达到10V以上，电流在200mA以上，继电器切断电流时就会产生电弧。

在实际的现实应用中，我们使用半导体开关（MOSFET）来代替机械开关，实现高可靠的导通或关断，同时又存在有高边驱动和低边驱动两种电路；不过MOSFET耐压有限，感应电动势会对其造成损害，下图可以看出无论高边还是低边，都会有一个很大的感应电动势，会在MOS的DS两端叠加成浪涌电压，所以就需要一个钳位保护电路，限制DS两端电压超过其最大可承受值。

方法

1、触点材料：

继电器触点材料采用AgNi、AgPb等高熔点合金材料，可以增强触点的耐电弧腐蚀能力。

2、触点间距：

继电器触点间距要足够大，大于电弧长度，才能确保电弧被拉断熄灭。如果电弧持续燃烧，会把继电器触点烧坏熔化。

3、阻性负载的安全应用

继电器触点的安全工作区可以方便地用开关容量曲线表示。图4给出了某继电器的开关容量曲线，图中折线左下方的电流电压区域为继电器的安全工作区域。虽然厂家给出的额定负载为DC30V/2A，但从图中可以看出DC100V/0.5A的负载也可以用该继电器来开关。超出开关容量范围应用可能会导致继电器电弧失效。

4、非阻性负载触点保护电路

　继电器的开关电压、开关电流指标都是针对电阻性负载提出的，对于非电阻性负载（感性负载、容性负载等等），继电器很容易出现拉弧失效或者触点熔化失效，所以要求采用相应的电路作保护。

5、容性负载和灯负载的电弧消除

　　当继电器负载是电容负载或者是灯负载时，触点闭合时会出现瞬间大电流（注：电容瞬间充放电会产生大电流；灯负载的初始电阻很小，所以开启瞬间电流远大于稳定工作电流）。电容负载引起的冲击电流一般可以达到20～40倍稳态电流，灯负载引起的冲击电流一般可以达到10～15倍稳态电流，通常脉宽1us的异常大电流就可能损坏继电器触点。可以考虑添加串联电感（如图5所示）或者串联限流电阻和电感（如图6所示）的方法限制瞬间电流

6、

感性负载的保护电路

　　继电器触点断开感性负载时，感应电压会加到触点两端，感应电压可用公式e=-Ldi/dt来估计，对较大的电感和电流，感应电压常常会高出稳态电压数十倍，导致继电器拉弧失效。因此常用在触点两端加吸收电路来保护触点，抑制干扰。

7、RC保护电路

　　图7所示电路为触点端的RC保护电路，此电路特点：1）适用于DC电路；2）适用于电源电压为24-48V时；

　　图8所示电路为负载端的RC保护电路，此电路特点：1）适用于DC和AC电路；2）适用于电源电压为100-200V时。.

　　R和C的参数选取原则为，R：1V触点电压对应1Ω；C：1A触点电流对应1uF。电容C的耐压一般为200-300V，或负载电压的两倍以上。AC电路需要使用无极性电容器。

怎么消除继电器触点的电弧

　 图7 触点端的RC保护电路

怎么消除继电器触点的电弧

　　 图8 负载端的RC保护电路

8、二极管保护电路

　　图9所示为二极管保护电路，此电路特点：1）适用于DC电路；2）释放时间较长；3）选用反向击穿电压至少为电路电压的10倍，正向电流至少为电路最大电流的二极管，如果在电子电路中电路电压并不是很高，也可以使用反向耐压为电源电压2-3倍左右的二极管。

怎么消除继电器触点的电弧

　　图9 二极管保护电路

9、二极管+稳压二极管保护电路

　图10 所示为二极管+稳压二极管保护电路，此电路特点：1）适用于DC电路；2）在二极管方式里加入稳压二极管，可以加快释放时间；3）选用与电源电压相近的稳压二极管；

怎么消除继电器触点的电弧

　　图10二极管+稳压二极管保护电路

10、压敏电阻保护电路

　　图11 所示为压敏电阻保护电路，此电路特点：1）适用于DC和AC电路；2）降低触点间较高的电压和电流；3）电源电压为24-48V时，压敏电阻并联在触点端较好，电源电压为100-200V时，压敏电阻并联在负载端较好；4）选用限制电压Vc为电源电压峰值1.5倍的压敏电阻，如果限制电压Vc过高，限制反向电压的效果将不理想。

怎么消除继电器触点的电弧