汽车继电器的选型指南

电子技术yaohaidong2022-12-16 20:50:50437

汽车继电器选型时可以按下述要点逐项开展分析和研究:外形及安装方式; 输入参数; 输出参数; 环境条件;电磁兼容; 安装使用要求。 汽车继电器的输入参量有:12VDC输入参量、24VDC输入参量、12VDC脉冲输入参量、24VDC脉 冲输入参量。在选用时考虑以下参数: 线圈额定电压线圈功耗 动作电压、释放电压 最大连续通电电流 线圈电阻 线圈温升 脉冲输入参量的脉宽(磁保持继电器)。

输入参量选择关注:

1、环境温度:使用环境的温度和线圈的温升对动作电压的影响,一般分引擎舱(最高温度要 求为125℃)和驾驶舱(最高温度要求为85℃);继电器线圈电阻随温度的变化而变化,这对继电器动作、释放电压的影响是明显的。温度每上升1℃,线圈电阻会上升4‰。当继电器线圈通电一段时间后,线圈发热。这时进行继电器触点切换动作,其动作电压高于冷 态动作电压。

2、动作电压:用晶体管和集成电路驱动继电器时,注意晶体管和集成电路电压的压降和继电 器线圈反电势对晶体管和集成电路的破坏作用。

3、线圈额定电压:在继电器常开触点闭合后,一般要求线圈上应施加最低动作电压以上的电压,汽车继电器不推荐使用低保持电压,因为会减弱产品抗振性,在汽车剧烈颠簸时可能 会发生误动作。

4、线圈最大工作电压:汽车继电器为满足低动作电压的要求(60%额定电压),一般设计功 耗较高,长期施加在线圈上的电压值,一般应小于120%额定电压,若需达到130%额定电压 及以上值时,需与继电器生产厂家联系,取得技术支持。特别在高温下使用,会造成线圈温度过高,老化加速---最终线圈绝缘层损坏,匝间短路而失效。

5、释放电压:汽车继电器释放电压一般为10%额定电压,当线路上剩余电压过大,会造成继 电器不释放。

输出参量

继电器输出参量选用时应考虑以下参数: 触点组数 触点形式 触点负载 触点材料 电气寿命、机械寿命 1、负载类型国内大多数继电器负载能力,只标最大纯阻性负载,这给用户在选择继电器负载时,产 生二种误解,导致选型失误。误解之一是:用户实用的往往不是纯阻负载,而是感性的、灯的、电机的或容性的负载,负载大小等同或接近于阻性负载;误解之二是:负载可以从低电 平到额定负载,均能适应。应该指出,能可靠转换10A阻性负载的继电器,不可转换10A的感 性负载,不一定能可靠转换10mA的负载。因为不同性质负载条件下的电接触失效机理是截然 不同的。 汽车系统电源采用的是直流,直流电压没有过零点,触点开断瞬间,即产生电弧,且由于外加电压持续保持,只有电弧被拉长,不能自持而熄灭。电弧热能会使触点严重烧损,直 流电流总是朝一个方向流动,会引起触点材料转移加剧。 大多数汽车继电器负载能力,只标称阻性负载,但汽车继电器实际使用的往往不是阻性负载,而是感性负载、灯负载、电机负载,因存在较高的冲击电流,触点稳态负载大小应根 据冲击电流的大小降额使用。 应该强调,触点故障是继电器失效的主要原因。触点在不同负载类型、不同负载大小条件的电接触特性、失效现象及失效机理是有差别的。

2、触点材料 触点材料是继电器使用的最关键的材料,其性能高低决定继电器的质量水平。 继电器的时间参量选择时应考虑以下参数: 吸动时间 释放时间 吸动回跳时间 释放回跳时间 继电器时间参数定义如下:

时间测试时,示波器上的典型波形图 ①常开触点 ② 常闭触点③ 先断后合触点 O b s 选用时注意事项: 动作时间 回跳时间 桥接时间

④ 先合后断触点 r t c 释放时间 转换时间达稳定闭合时间

1)在汽车继电器使用时一般对于时间参数不关注。

2)关注组合汽车继电器的时间,如闪光频率。 继电器选用时应考虑以下环境参数:

1、温度

1)高温条件下,绝缘材料软化、熔化;低温条件下,材料龟裂,绝缘抗电性能下降,以致失效。但选择性能优良的工程塑料,均可以满足要求。

2)高、低温交替作用下,造成结构松动,活动部件位置发生变化,导致吸合、释放失控,触点接触不良或不接触。

3)低温下,继电器内部水汽凝露、结冰,导致绝缘性能下降。

4)高温条件下,线圈电阻增大,吸动电压相应增大,造成不吸动或似吸非吸,导致继电器失效。

5)高温条件下,触点切换功率负载时,断弧能力降低,触点腐蚀、金属转移加剧,失效 可能性增加,寿命缩短。

2、湿热

湿热对继电器性能构成威胁,具体表现如下:

1)长期湿热将直接导致绝缘抗电水平的下降,以致完全失效。特别是长期裸露贮存或使用过程中继电器绝缘受砂尘等污染后再受湿热作用,将造成绝缘失效。

2)非密封继电器在湿热条件下,线圈因电化学腐蚀或霉变而断线,触点电化学腐蚀、氧化加剧;金属零件腐蚀速度显著上升,继电器性能变坏,工作可靠性变差,以致完全 失效。

3)在湿热条件下,触点带电切换负载时,拉弧现象加剧,导致电寿命缩短。在热带、亚 热带使用的电子产品,产品设计、材料选用时必须充分考虑湿热问题。

3、砂尘

砂尘污染导致继电器的失效,还未引起用户的足够重视。在自然环境条件下或一般工 业车间环境条件下,尤其汽车上使用的电子装置,砂尘往往会通过散热孔、裂纹部位渗入继电器内部,经日积月累,开机察看,均可发现污尘堆积,导致活动部件转动(滑动)不灵,卡死;触点电接触失效;在潮湿作用下,金属件腐蚀加剧,绝缘件绝缘性能下降,以 致失效。某些电力保护用继电器、汽车用继电器出厂前检验合格,经一、二年运行后,继电器不断出现故障。设计和使用时必须充分考虑砂尘污染的危害。用户根据实用需要,提 出特定要求。

4、化学气氛污染

环境气氛中的有机蒸气、氧气、二氧化硫、盐雾等,对继电器触点、金属零件、线圈、 绝缘零件有侵蚀性影响,导致触点电接触不良,以致失效;导致线圈引线锈蚀断线、绝缘水平下降。 化学有害气体在自然界是普遍存在,只是在不同场合,有害气体(蒸汽)的种类不同。 采取工艺措施,可以减轻、免除其侵蚀,但成本将大幅度上升。如军用密封继电器,通过长时间高温真空焙烘、在继电器内腔充以高纯N2,采用电子束(或激光)进行密封焊,其泄漏率可达10-8pa.c m3/s; ;触点镀1~3u的金。民用继电器受价格的限制,一般只是加塑封外壳缓解大气中有害气体(蒸气)的侵蚀, 使用时,根据继电器负载大小,环境的优劣,可酌情将工艺孔打开,以提高散热能力,减 少内部有机蒸气、二氧化硫对触点表面的污染。

5、机械振动

继电器在强动力设备周围、在运输途中都会遇到一定频率范围、加速度值的振动;随 机振动可代表导弹、高推力喷气机和火箭发动机产生的现场振动应力作用。 振动对继电器的影响表现在:

a.振动可能致使机械结构件松动、疲劳、断裂失效;

b.闭合触点因振动产生大于标准规定时间的瞬间断开而失效;

c.断开触点因振动产生大于标准规定时间的瞬间闭合而失效;

d.导致活动零件之间的相对运动,产生噪声、磨损和其他物理失效。

6、冲击

继电器在运输、搬运、使用中经常会受到机械冲击的作用。 冲击对继电器的影响表现在:

1)由于冲击,造成结构松动、损伤、断裂而丧失工作能力。

2)由于冲击,闭合触点产生大于规定要求的瞬间断开而失效;断开触点产生大于规定要 求的瞬间闭合而失效。 于是,针对(1),要求继电器应具有抗冲击强度的性能,在试验前后进行的规定项目的测量结果,应符合产品标准要求。 针对(2),继电器应具有抗冲击稳定性的性能,要对触点的接触状态进行动态监测。 继电器安全要求选用时考虑以下参数:

1、绝缘材料 产品使用的绝缘材料应具有良好的耐温性能,长期工作温度应达到125℃。

2、绝缘耐压水平 继电器的耐压分为触点间耐压、绝缘电阻;触点线圈间耐压、绝缘电阻。汽车继电器的典型值是耐压 500 VAC、绝缘电阻 100 MΩ。

3、电磁兼容 电磁兼容(EMC)是汽车继电器在电磁环境中工作时不干扰或不受干扰的能力。EMC已经 成为产品质量的一个重要判断标准。 电磁兼容 (EMC) 分为电磁干扰(EMI) 和电磁抗干扰 (EMS) 。 由于汽车继电器使用的是统一电源,继电器线圈断开时会形成高压,干扰其他系统和模块,因此,插入式汽车继电器通常会有并联电阻或二极管进行瞬态抑制,使线圈反 电势小于100V。 继电器触点开断时产生电弧,发射出电磁波,会影响IC工作。如果出现这种情况,可在触点加灭弧电路。也可以适当加大继电器与IC的距离。


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