继电器是电气工程的根基元件之一。早正在展现电磁蜕化时就降生了这种产物,使用电磁铁正在通电和断电下磁力出现和隐没的征象,来限定高电压高电流端电途的开合,它的映现使得电途的长途限定和庇护等事务得以顺手举办。
继电器维持了从汽车到坐蓐线,从家电到电网的通常运用,遵照统计,我国2022年继电器产量达91.5亿个,占环球产量的50%,这一宏大商场继续以还绝大局部都采用了呆板式继电器,其拥有低本钱、无走电流、更好的鲁棒性、通常的事务温度区间等等上风。
可是呆板式继电器也拥有诸多缺欠,包含体积大、开闭速率慢、寿命有限等等。跟着半导体技能和集成电途的繁荣,固态继电器正正在成为一个可代替的采取。
固态继电器使用半导体元件代替呆板开闭,从而供给更高的开闭速率、更长的寿命和更高的牢靠性。固态继电器没有物理触点,因而裁汰了呆板磨损和电磁骚扰,使其格表适合运用正在必要频仍切换和高牢靠性的场地。
之前,光耦继续是固态继电器的首要分隔技能,跟着电磁分隔和电容分隔技能的普及,这些新兴的分隔技能正正在固态继电器中饰演着越来越首要的脚色。
谭园吐露,无论是古板呆板式继电器,照旧光耦继电器,都存正在着技能自身带来的受限之处,其一即是牢靠性和寿命的挑衅。比方呆板继电器的开合,会酿成电弧,从而影响金属触点发作黏连等障碍。而光耦继电器也会因为LED的光衰而低重牢靠性,其它,光耦器件往往正在更高耐压等第、更幼封装、更宽事务温度界限的完毕上存正在着挑衅。
谭园填充道,幼型化是固态继电器的首要上风之二,跟着终端产物的幼型化趋向,给电子部件预留的空间越来越幼,呆板式继电器渐渐无法适合该下的电途空间局部,体积更幼的固态继电器成为了首选项。
第三个首要上风是援帮智能化,比拟缺乏反应的呆板式继电器而言,固态继电器有着电子器件的自然上风,即更容易集成百般检测、庇护、反应等智能化因素,通过IC的智能化,使得客户编造完毕更太平更工致的限定。
可是谭园也吐露,比拟于光耦,非光耦式分隔式继电器正在EMI目标比方RE上碰到挑衅,可是跟着技能的改正,EMI涌现正正在明显改革。
谭园夸大道,现实上从分隔技能迭代的角度来看,光耦正正在各个场景中被电容分隔和电磁分隔所代替,从分隔器到分隔采样、分隔驱动等,此刻固态继电器界限也发作着同样的过程。
电容分隔的继电器有哪些上风?谭园以纳芯微的新品NSI7258系列为例,精细先容了固态继电器的明显上风。
谭园声明道,继电器的事务道理很简陋,由输入、分隔及MOS输出组成,可是应用起来便捷性何如,耐压能做到多高,功能能做到多好,这些都要正在芯片安排及封装安排中细节显示。
比方正在输入端,纳芯微开辟的是光耦兼容的输入口,能够直接代替光耦继电器,便当客户替代。正在分隔端,纳芯微的电容分隔技能一经通常运用于百般产物上,取得了多数认证。而正在封装上,纳芯微通过内部空间及引线优化,正在不异封装下(SOW12)完毕了业内当先的5.91mm副边爬电隔断,同时原边副边爬电隔断也到达8mm。
谭园卓殊夸大了纳芯微正在输出端的考量,采用了背靠背的两颗1700V的SiC MOS,完毕了更高的耐压等第。使用SiC高耐压特质,可正在走电、抗雪崩击穿等才华上远赶上硅。该SiC MOS是纳芯微参预研发的产物,继电器的重心是开闭效力,因而也和通常的SiC功率器件差异,比方该SiC MOS并不必要太甚于琢磨导通电阻等。也唯有深度参预研发流程,才智够开辟出最符合的SiC MOS,从而最终完毕了耐受2100V的雪崩电压和1mA的雪崩电流的功效。
谭园也先容了纳芯微正在EMI上的当先性,正在纳芯微研发NSI7258固态分隔器时刻,一共申请了四项专利,此中三项都是和EMI闭系,可见对EMI的注意水准。因为电容和电磁分隔调造频率较高,因而比拟光耦更容易映现EMI题目。但纳芯微通过一系列专利组织,明显低重了EMI,遵照实测结果,NSI7258可正在单板无磁珠的要求下轻松通过CISPR25 Class 5测试。
谭园吐露,纳芯微目前的固态继电器,首要对准信号类运用场景,也即是电流比力幼的效力区,包含绝缘检测、采样回途开闭、粘连监测等等,客户场景首要涵盖汽车、新能源、电池处置等对尺寸、牢靠性都有高条件的商场。
“这也是基于客户的给与度循序渐进的。”谭园吐露。局部客户基于太平等琢磨,或许临时会采取正在幼电流、非高太平的场景中试验固态继电器。而一朝他们可能真正意会到固态继电器的上风,或许会更有代替意图。
琢磨到古板继电器必要金属耗材,势必正在尺寸、重量、牢靠性等方面不足固态继电器,永远来看,半导体器件的本钱下探潜力也更大。同时,跟着MCU和百般监控算法的引入,能够修筑出特别智能的编造,从而使固态继电器阐述出更高的代价。