Guide de sélection des relais PCB : bobine, contact, charge et règles thermiques à vérifier

Conclusion d'abord : un relais PCB ne fonctionne aussi bien que dans le pire des cas, en fonction de la température ambiante à l'intérieur du boîtier et de la marge d'entraînement de la bobine que vous lui donnez. Choisissez six paramètres, vérifiez deux d'entre eux à votre température ambiante maximale et considérez chaque chiffre de durée de vie de commutation sur la fiche technique comme valable uniquement dans les conditions de charge imprimées à côté.

L'échec qui déclenche la plupart des recherches d'un guide de sélection ressemble à ceci. Une carte d'appareil de 16 A est vérifiée à 25 C avec une charge résistive, et le relais est évalué à 16 A à 250 V CA pour 30 000 opérations. En production, la charge est une alimentation à découpage avec un appel de 20 A, le boîtier atteint 70 C et le transistor pilote chute de 0,7 V du rail 12 V. Le contact se soude au septième mois et le relais est blâmé au lieu des conditions nominales.

Les sections ci-dessous couvrent les chiffres qui déterminent réellement si un relais traversant ou SMT survit, et quand une version à verrouillage, scellée ou 105 C vaut le coût supplémentaire.

Six paramètres qui déterminent la sélection du relais PCB

Parcourez-les dans l’ordre. Chacun peut éliminer un candidat avant de passer du temps sur les dessins d'empreintes.

Deux d'entre eux nécessitent une confirmation sur banc plutôt qu'une lecture de la fiche technique : la tension de fonctionnement obligatoire sur votre rail d'alimentation le plus bas et l'augmentation de la température des contacts sous la charge réelle.

Entraînement par bobine : conception adaptée à la tension de fonctionnement, pas à la tension nominale

Il n'est pas garanti qu'une bobine de 12 V CC s'allume à 12 V. La tension de fonctionnement est généralement spécifiée autour de 75 % de la valeur nominale à 20 C, donc environ 9 V. La résistance du cuivre augmente d'environ 0,4 % par degré Celsius, de sorte qu'une bobine assise à 85 C a une résistance d'enroulement sensiblement plus élevée, consomme moins de courant de la même tension appliquée et développe moins de force magnétique. La pression de contact diminue également à mesure que les pièces se dilatent, de sorte que la résistance de contact augmente en même temps.

La règle pratique est de donner à la bobine au moins 90 % de sa valeur nominale lorsque l'alimentation est au minimum et que la carte est la plus chaude. Pour un rail 12 V, prévoyez la tolérance du régulateur, la tension de saturation du transistor (0,3 à 0,7 V pour un pilote bipolaire, bien moins pour un MOSFET) et toute chute de connecteur ou de série. En dessous d'environ 80 %, attendez-vous à des bavardages ou à un arrêt manqué du côté froid de la cuisinière.

La version se comporte différemment. Une diode de roue libre constitue la protection standard, mais elle prolonge le temps de déclenchement de quelques millisecondes. Une diode plus Zener ou un amortisseur RC se libèrent plus rapidement, au prix de pièces supplémentaires et d'une tension de crête plus élevée sur le pilote. Si le relais doit tomber dans une fenêtre définie, testez le véritable réseau d'amortissement au lieu de supposer.

Charge de contact et déclassement : appels d'appel et arcs CC

Les évaluations des contacts dépendent du type de charge, et le type de charge est ce que la plupart des listes restreintes ignorent. Les lampes à incandescence et les alimentations capacitives consomment des courants d'appel 10 à 20 fois supérieurs à la valeur en régime permanent pendant quelques millisecondes ; les moteurs tirent 6 à 8 fois. Un relais chargé de commuter ces charges a besoin d'un chiffre de test pour l'appel, pas seulement de la valeur nominale continue.

Les charges CC sont plus difficiles. Un arc AC s'éteint à chaque passage à zéro, environ 100 ou 120 fois par seconde. Ce n'est pas le cas d'un arc CC, donc le même relais évalué à 16 A à 250 V CA ne peut être évalué qu'à 5 à 10 A à 30 V CC. Si votre application commute en courant continu, commencez à partir du tableau de valeurs nominales CC et déclassez à nouveau pour les charges inductives.

Le choix du matériau suit la charge. AgSnO2 résiste au soudage sous lampe et aux appels capacitifs, c'est pourquoi il apparaît sur les relais de commutation des appareils. AgNi convient aux charges résistives et inductives légères. Le placage à l'or appartient aux circuits secs, tels que les chemins de signaux de bas niveau où les films d'oxyde provoqueraient un contact intermittent ; ce n'est pas le bon choix pour toute charge transportant un courant réel. Les contacts bifurqués sont utiles là où un contact doit fonctionner de manière fiable à la fois avec un courant faible et modéré, car deux points de contact donnent une seconde chance d'établissement.

Verrouillage ou monostable : décidez en fonction du budget d'alimentation en veille

Un relais monostable maintient sa position uniquement pendant que le courant circule dans la bobine. Une bobine de 12 V évaluée à 400 mW consomme environ 33 mA en continu, ce qui représente 0,4 W de chaleur à l'intérieur d'un boîtier scellé et un coût réel dans un compteur ou un produit alimenté par batterie avec plusieurs relais. Un relais à verrouillage magnétique change d'état avec une impulsion de 10 à 50 ms, puis se maintient avec un courant de maintien nul.

Le compromis réside dans la complexité du moteur et dans le comportement de l’État. Relais à accrochage nécessitent une impulsion d'inversion de polarité, généralement provenant d'un pont en H ou de deux transistors, et l'impulsion doit être suffisamment longue pour terminer le transfert mécanique. En échange, le contact reste là où il était en cas de coupure de courant, ce qui est exactement ce que souhaitent les compteurs de services publics et les contrôleurs d'éclairage. Une version à simple bobine utilise un seul enroulement et une polarité inversée ; une version à double bobine utilise deux enroulements, ce qui simplifie le pilote en deux commutateurs côté bas. La famille FH31L propose des options à simple bobine et à double bobine, de sorte qu'une conception peut changer de style de lecteur sans modifier l'encombrement.

Relais de verrouillage FH31L 80A pour compteurs intelligents Relais de verrouillage IEC62052-31 UC2 avec options de commutation de 80 A et de simple ou double bobine, destiné aux conceptions de compteurs intelligents où le style d'entraînement peut changer sans modifier l'encombrement. Voir le produit →

Ajustement mécanique, étanchéité et certification

La compatibilité d'empreinte est le point où les relais d'apparence équivalente diffèrent. Deux relais de puissance 16 A peuvent partager le même pas de broche tout en différant par la longueur des broches, le diamètre des broches, la hauteur du corps et si les bornes sont placées dans une base scellée. Vérifiez le dessin mécanique par rapport au contour de votre carte plutôt qu'à un autre numéro de pièce, et vérifiez la hauteur par rapport au boîtier avant de couper l'outillage.

L'étanchéité est importante si l'assemblage est lavé après le soudage. Un couvercle anti-flux éloigne le flux et le liquide de nettoyage des contacts ; une version scellée en plastique tolère également un nettoyage aqueux et un revêtement conforme. Ce n'est pas le cas d'un couvercle anti-poussière ouvert, et l'humidité emprisonnée a tendance à apparaître plus tard lorsque la résistance de contact dérive.

La certification fait partie de la sélection et non une réflexion après coup. Les approbations UL, TUV et CQC sont attachées à des modèles et à des valeurs spécifiques, et une version de bobine 105 C peut constituer une entrée de fichier distincte de la version standard 85 C. Pour les marchés d’exportation, confirmez à l’avance les documents ROHS et REACH. Pour un raccourci sur les empreintes standard et les styles de montage, le Gamme de relais à montage sur PCB regroupe les pièces par disposition du terminal plutôt que par note actuelle, ce qui accélère la première liste restreinte. Le FH14T, évalué à 17 A et conforme aux normes UL, TUV et CQC, est un point de référence utile pour savoir à quoi ressemble un relais de puissance 105 C entièrement documenté.

Relais de puissance PCB FH14T 17A avec UL TUV CQC Relais PCB ultra-compact évalué à 17 A avec isolation UL classe F et modèles jusqu'à 105 °C, utile lors de la commutation de puissance certifiée et de la sélection du guide de documentation. Voir le produit →

Faire correspondre le relais à l'application

Les priorités de sélection changent avec le produit final. Le tableau ci-dessous est un filtre de départ, pas une spécification.

Lorsqu'une pièce du catalogue se rapproche mais ne s'adapte pas tout à fait, la dernière option est une configuration modifiée : une résistance ou une tension de bobine différente, un matériau de contact spécifique, une borne plus longue ou un couvercle différent. Configurations de relais personnalisées valent la peine d'être vérifiés avant une refonte, car un changement de bobine ou de borne est généralement plus rapide et moins cher que de passer à une autre plate-forme de relais. Pour les cartes de maison intelligente, le W33 est un point de départ courant pour une commutation de 16 A avec marge d'appel.

Relais de puissance W33 10A pour maison et appareils intelligents Relais PCB compact évalué à 5 A/10 A à 250 V CA, avec une ligne de fuite supérieure à 6 mm et un appel TV-5 de 78 A pour la commutation de maisons intelligentes ou d'appareils. Voir le produit →

Liste de contrôle de publication avant de geler la nomenclature

1. Reproduisez la charge réelle, y compris le courant d'appel et la fréquence de commutation, lors d'un test d'endurance.
2. Mesurez la tension de fonctionnement avec l'alimentation au minimum et la carte à la température ambiante maximale.
3. Confirmez l'empreinte, la longueur des broches et la hauteur du corps par rapport au dessin mécanique sur une carte nue.
4. Vérifiez que le dossier de certification couvre le modèle exact, la tension de bobine et la version de température commandées.
5. Obtenez par écrit les conditions de durée de vie électrique : type de charge, tension, courant, facteur de puissance et température ambiante.
6. Qualifiez une deuxième option de source ou de package avec la même empreinte avant la production en volume.

FAQ : Questions de sélection de relais PCB

La sélection des relais PCB récompense l'ingénieur qui lit les conditions nominales plutôt que les gros titres. Clouez le type de charge, la tension de bobine la plus défavorable et le dessin mécanique, et la plupart des surprises laissées sur le terrain disparaissent. Zhejiang Fanhar Electronics fabrique des relais de puissance, de verrouillage, industriels, de nouvelles énergies, de signalisation, automobiles et statiques sur des lignes automatisées, ainsi que des transformateurs de courant et des shunts, et prend en charge les demandes de variantes de bobines, de contacts et de bornes lorsqu'une pièce du catalogue se rapproche des exigences.