中心議題：
- 介紹有可能損壞繼電器的幾種情況
- 可以保護(hù)繼電器的方法和元器件介紹
解決方案：
- PPTC可以防止過流對(duì)繼電器的損害
- MOV、MLV等過壓保護(hù)器件可以防止電壓過大對(duì)繼電器造成的損害
在消費(fèi)類電子產(chǎn)品和工業(yè)設(shè)備中，常常使用繼電器，用一個(gè)低電平信號(hào)來控制大電流和高電壓，或者切換必須與控制電路隔離的電流。電壓過高或者電流過大會(huì)導(dǎo)致繼電器損壞。繼電器由一對(duì)或者幾對(duì)觸點(diǎn)和繞組組成。當(dāng)繞組中有電流流過時(shí)，觸點(diǎn)便會(huì)打開或者閉合。當(dāng)繼電器把流到感性負(fù)載的電流中斷時(shí)，會(huì)出現(xiàn)電壓尖脈沖，這是一個(gè)常見的問題。嚴(yán)重時(shí)，電壓尖脈沖會(huì)超過繼電器觸點(diǎn)的額定電壓，從而損壞觸點(diǎn)。可能會(huì)突然損壞而且很嚴(yán)重，或者非常緩慢，要在多年后才能體現(xiàn)。
此外，當(dāng)觸點(diǎn)斷開、電流中斷時(shí)，如果在繼電器觸點(diǎn)中流過的電流過大，也會(huì)造成損壞。電流過大、電壓過高還會(huì)損壞繼電器的繞組。如果繼電器繞組是設(shè)計(jì)成在正常工作的情況下只在短時(shí)間里有電流流過的話，在意外地有電流長(zhǎng)時(shí)間流過時(shí)，電流雖然是在正常工作的范圍之內(nèi)，最終也會(huì)把繞組燒壞。
本文回顧了可以用來保護(hù)繼電器的各種方案，其中包括過電流保護(hù)，在出現(xiàn)故障或者出現(xiàn)過載時(shí)，防止電流過大造成損壞，以及過電壓保護(hù)，防止電壓尖脈沖或者穩(wěn)態(tài)過電壓造成損壞。
防止過電流造成損壞
保護(hù)繼電器的一個(gè)常用元件是高分子聚合物正溫度系數(shù)（PPTC）自復(fù)過流保護(hù)器（見圖1）。 它是用碳黑這種導(dǎo)電性填料做成的。在這個(gè)元件中碳黑構(gòu)成網(wǎng)狀導(dǎo)電通路。在正常的情況下，PPTC保護(hù)器呈現(xiàn)低電阻，但是，在PPTC保護(hù)器中流過的電流過大時(shí)，它的溫度升高，結(jié)晶狀聚合物變成非結(jié)晶狀態(tài)。這個(gè)轉(zhuǎn)變引起聚合物膨脹，使得導(dǎo)電性聚合物內(nèi)的網(wǎng)狀導(dǎo)電通路斷開。這個(gè)變化引起它的電阻急劇上升。由于電阻增大，于是保護(hù)器中流過的電流便下降到很小。PPTC保護(hù)器保持這個(gè)狀態(tài)，直到故障被排除。一旦把故障排除了，保護(hù)器的溫度下降，碳黑形成的導(dǎo)電通路恢復(fù)，它又回到低電阻狀態(tài)。可以不使用PPTC 保護(hù)器而用傳統(tǒng)的熔斷器來保護(hù)繼電器。不過,在使用熔斷器的情況下，每當(dāng)發(fā)生故障，就需要更換熔斷器。PPTC保護(hù)器的主要優(yōu)點(diǎn)在于它具有自復(fù)功能，從而可以減少昂貴的服務(wù)費(fèi)用和保修費(fèi)用。
防止過電壓造成損壞
有一些過電壓保護(hù)器可用于保護(hù)繼電器。其中成本最低、效果最好的一個(gè)辦法是使用MOV （金屬氧化物壓敏電阻器）或者M(jìn)LV（多層壓敏電阻器）。 壓敏電阻器是一種可變電阻器（即電阻隨著電壓而改變的非線性器件）。當(dāng)加在它兩端的電壓增大時(shí)，它的電阻下降。金屬氧化物壓敏電阻器是用氧化鋅粉末與其他的金屬氧化物陶瓷經(jīng)過燒結(jié)做成的。由此產(chǎn)生的是一個(gè)多晶陶瓷，其中氧化鋅顆粒分布在金屬氧化物陶瓷中，并且被金屬氧化物陶瓷所隔開。兩個(gè)相鄰氧化鋅顆粒的邊界具有類似于PN結(jié)的半導(dǎo)體特性，在電壓低時(shí)，將把電流的通路阻斷，在電壓較高時(shí)，由于它的非線性特性，形成電流導(dǎo)通的通路。這種器件可以用于保護(hù)電源電路，其原理是，當(dāng)它動(dòng)作時(shí)，不會(huì)變成短路，而是電阻變小，從而加在器件上的電壓下降。MLV使用的技術(shù)和MOV是一樣的 ，但是，它使用很小的表面貼裝封裝，它的電極是在多層氧化鋅之間。
圖2是保護(hù)繼電器的一種典型電路。PPTC保護(hù)器是是與繼電器繞組串聯(lián)著，在出現(xiàn)故障或者發(fā)生意外的過載時(shí)，它限制繼電器中流過的電流。這個(gè)圖中，還有一個(gè) PPTC保護(hù)器與繼電器的觸點(diǎn)串聯(lián)著，它起的作用與保護(hù)繼電器繞組是一樣的。在選擇PPTC保護(hù)器時(shí)，很重要一點(diǎn)是它的額定電壓要等于或高于預(yù)期的最高電壓。還要求保護(hù)器的保持電流必須等于或大于正常運(yùn)作時(shí)的最大穩(wěn)定狀態(tài)電流。此外，還要考慮到最高環(huán)境溫度，這是因?yàn)殡S著環(huán)境溫度上升，保持電流下降。
PPTC保護(hù)器制造商提供溫度折減曲線和圖表，幫助設(shè)計(jì)師選用在最高環(huán)境溫度下具有足夠保持電流的器件。這些資料中也包含這些保護(hù)器的額定電壓、電阻和動(dòng)作時(shí)間曲線。在圖2中寫有MOV或者M(jìn)LV與繼電器觸點(diǎn)并聯(lián)的電路。這些保護(hù)器件的額定值要按照工作電壓和最高浪涌電流來選擇。很重要的一點(diǎn)是，選用的器件，必須在正常的最大電壓下，不能讓很大的電流流過。MOV的技術(shù)指標(biāo)包括允許的最大直流電壓或者最大交流電壓。每個(gè)MOV和MLV保護(hù)器都有最大浪涌電流額定值。在確定額定電流時(shí)，通常采用8/20μm的電壓波形（這就是，用上升時(shí)間為8 μ m、上升到峰值一半的延遲時(shí)間為20μm的電壓波形） 。隨著壓敏電阻器的尺寸增大，8/20μm浪涌電流額定值將增大。MOV或者M(jìn)LV保護(hù)器也可以與繼電器繞組并聯(lián)起來，
結(jié)論
協(xié)同式過電流和過電壓電路保護(hù)器可以保護(hù)消費(fèi)類電子產(chǎn)品和工業(yè)設(shè)備，對(duì)于提高設(shè)備的可靠性，提高用戶滿意度和降低保修成本，是有利的。在出現(xiàn)過電壓的情況下，MOV或者M(jìn)LV保護(hù)器會(huì)迅速地從高電阻狀態(tài)切換到低阻抗?fàn)顟B(tài)，從而把加在器件兩端的暫態(tài)電壓箝制在一個(gè)安全的電平上。PPTC保護(hù)器是一種完全自復(fù)的過電流保護(hù)方案。因?yàn)樵诎压收吓懦央娫辞袛嘀匦录由虾螅詣?dòng)恢復(fù)到原來的狀態(tài)，在一般情況下是不需要修理和更換的。E
