代替机器继电器,固态继电器正在发力
继电器是电气工程的基本元件之一。早在发觉电磁厘革时就诞生了这种产物,使用电磁铁在通电和断电下磁力产生和散失的征象,来控制高电压高电流端电路的开合,它的显现使得电路的长程控制和保护等事情得以顺遂举行。
继电器支持了从汽车到消费线,从家电到电网的广泛使用,依据统计,我国2022年继电器产量达91.5亿个,占举世产量的50%,这一巨大市场不休以来绝大局部都接纳了机器式继电器,其具有低本钱、无泄电流、更好的鲁棒性、广泛的事情温度区间等等上风。
但是机器式继电器也具有诸多缺陷,包含体积大、开关速率慢、寿命仅限等等。随着半导体武艺和集成电路的提高,固态继电器正在成为一个可交换的选择。
固态继电器使用半导体元件交换机器开关,从而提供更高的开关速率、更长的寿命和更高的可靠性。固态继电器没有物理触点,因此变小了机器磨损和电磁干扰,使其十分合适使用在必要经常切换和高可靠性的场合。
之前,光耦不休是固态继电器的主要断绝武艺,随着电磁断绝和电容断绝武艺的普及,这些新兴的断绝武艺正在固态继电器中扮演着越来越紧张的人物。
日前,笔者与纳芯微武艺市场司理谭园举行了访谈,探究了继电器的提高趋向。
固态继电器上风
谭园表现,无论是传统机器式继电器,照旧光耦继电器,都存在着武艺本身带来的受限之处,其一就是可靠性和寿命的挑唆。好比机器继电器的开合,会形成电弧,从而影响金属触点产生黏连等妨碍。而光耦继电器也会由于LED的光衰而低落可靠性,别的,光耦器件屡屡在更高耐压品级、更小封装、更宽事情温度范围的完成上存在着挑唆。
谭园增补道,小型化是固态继电器的主要上风之二,随着终端产物的小型化趋向,给电子部件预留的空间越来越小,机器式继电器渐渐无法顺应当下的电路空间限定,体积更小的固态继电器成为了首选项。
第三个紧张上风是支持智能化,比拟缺乏反应的机器式继电器而言,固态继电器有着电子器件的天然上风,即更容易集成种种检测、保护、反应等智能化要素,经过IC的智能化,使得客户体系完成更宁静更精密的控制。
不外谭园也表现,比拟于光耦,非光耦式断绝式继电器在EMI目标好比RE上碰到挑唆,不外随着武艺的改良,EMI体现正在明显改良。
全新的固态继电器代价几多?
谭园重申道,实践上从断绝武艺迭代的角度来看,光耦正在各个场景中被电容断绝和电磁断绝所交换,从断绝器到断绝采样、断绝驱动等,如今固态继电器范畴也产生着相反的历程。
电容断绝的继电器有哪些上风?谭园以纳芯微的新品NSI7258系列为例,具体先容了固态继电器的明显上风。
谭园表明道,继电器的事情原理很简便,由输入、断绝及MOS输入构成,但是使用起来便捷性怎样,耐压能做到多高,功能能做到多好,这些都要在芯片计划及封装计划中细节体现。
NSI7258产物框图
好比在输入端,纳芯微开发的是光耦兼容的输入口,可以直接交换光耦继电器,便利客户交换。在断绝端,纳芯微的电容断绝武艺以前广泛使用于各种产物上,取得了广泛认证。而在封装上,纳芯微经过内里空间及引线优化,在相反封装下(SOW12)完成了业内抢先的5.91mm副边爬电距离,同时原边副边爬电距离也到达8mm。
谭园特别重申了纳芯微在输入端的考量,接纳了背靠背的两颗1700V的SiC MOS,完成了更高的耐压品级。使用SiC高耐压特性,可在泄电、抗雪崩击穿等才能上远凌驾硅。该SiC MOS是纳芯微到场研发的产物,继电器的重点是开关功效,因此也安静常的SiC功率器件不同,好比该SiC MOS并不必要太过于思索导通电阻等。也仅有深度到场研发历程,才可以开发射最切合的SiC MOS,从而终极完成了耐受2100V的雪崩电压和1mA的雪崩电流的后果。
谭园也先容了纳芯微在EMI上的抢先性,在纳芯微研发NSI7258固态断绝器时期,一共哀求了四项专利,此中三项都是和EMI干系,可见对EMI的器重水平。由于电容和电磁断绝调制频率较高,因此比拟光耦更容易显现EMI成绩。但纳芯微经过一系列专利布局,明显低落了EMI,依据实测后果,NSI7258可在单板无磁珠的条件下轻松经过CISPR25 Class 5测试。
正在对准更广泛的使用
谭园表现,纳芯微现在的固态继电器,主要对准信号类使用场景,也就是电流比力小的功效区,包含绝缘检测、采样回路开关、粘连监测等等,客户场景主要涵盖汽车、新动力、电池办理等对尺寸、可靠性都有高要求的市场。
“这也是基于客户的承受度安分守纪的。”谭园表现。局部客户基于宁静等思索,约莫暂且会选择在小电流、非高宁静的场景中实验固态继电器。而一旦他们可以真正了解到固态继电器的上风,约莫会更有交换志愿。
思索到传统继电器必要金属耗材,势必在尺寸、分量、可靠性等方面不及固态继电器,长时来看,半导体器件的本钱下探潜力也更大。同时,随着MCU和种种监控算法的引入,可以构建出愈加智能的体系,从而使固态继电器发扬出更高的代价。
