中心議題：

• 介紹有可能損壞繼電器的幾種情況
• 可以保護繼電器的方法和元器件介紹

解決方案：

• PPTC可以防止過流對繼電器的損害
• MOV、MLV等過壓保護器件可以防止電壓過大對繼電器造成的損害

在消費類電子產(chǎn)品和工業(yè)設(shè)備中，常常使用繼電器，用一個低電平信號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導(dǎo)致繼電器損壞。繼電器由一對或者幾對觸點和繞組組成。當(dāng)繞組中有電流流過時，觸點便會打開或者閉合。當(dāng)繼電器把流到感性負載的電流中斷時，會出現(xiàn)電壓尖脈沖，這是一個常見的問題。嚴重時，電壓尖脈沖會超過繼電器觸點的額定電壓，從而損壞觸點。可能會突然損壞而且很嚴重，或者非常緩慢，要在多年后才能體現(xiàn)。

此外，當(dāng)觸點斷開、電流中斷時，如果在繼電器觸點中流過的電流過大，也會造成損壞。電流過大、電壓過高還會損壞繼電器的繞組。如果繼電器繞組是設(shè)計成在正常工作的情況下只在短時間里有電流流過的話，在意外地有電流長時間流過時，電流雖然是在正常工作的范圍之內(nèi)，最終也會把繞組燒壞。

本文回顧了可以用來保護繼電器的各種方案，其中包括過電流保護，在出現(xiàn)故障或者出現(xiàn)過載時，防止電流過大造成損壞，以及過電壓保護，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
保護繼電器的一個常用元件是高分子聚合物正溫度系數(shù)（PPTC）自復(fù)過流保護器（見圖1）。 它是用碳黑這種導(dǎo)電性填料做成的。在這個元件中碳黑構(gòu)成網(wǎng)狀導(dǎo)電通路。在正常的情況下，PPTC保護器呈現(xiàn)低電阻，但是，在PPTC保護器中流過的電流過大時，它的溫度升高，結(jié)晶狀聚合物變成非結(jié)晶狀態(tài)。這個轉(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。這個變化引起它的電阻急劇上升。由于電阻增大，于是保護器中流過的電流便下降到很小。PPTC保護器保持這個狀態(tài)，直到故障被排除。一旦把故障排除了，保護器的溫度下降，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 保護器而用傳統(tǒng)的熔斷器來保護繼電器。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保護器的主要優(yōu)點在于它具有自復(fù)功能，從而可以減少昂貴的服務(wù)費用和保修費用。

防止過電壓造成損壞
有一些過電壓保護器可用于保護繼電器。其中成本最低、效果最好的一個辦法是使用MOV （金屬氧化物壓敏電阻器）或者MLV（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，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，將把電流的通路阻斷，在電壓較高時，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電源電路，其原理是，當(dāng)它動作時，不會變成短路，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是保護繼電器的一種典型電路。PPTC保護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，它限制繼電器中流過的電流。這個圖中，還有一個 PPTC保護器與繼電器的觸點串聯(lián)著，它起的作用與保護繼電器繞組是一樣的。在選擇PPTC保護器時，很重要一點是它的額定電壓要等于或高于預(yù)期的最高電壓。還要求保護器的保持電流必須等于或大于正常運作時的最大穩(wěn)定狀態(tài)電流。此外，還要考慮到最高環(huán)境溫度，這是因為隨著環(huán)境溫度上升，保持電流下降。

PPTC保護器制造商提供溫度折減曲線和圖表，幫助設(shè)計師選用在最高環(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器的額定電壓、電阻和動作時間曲線。在圖2中寫有MOV或者MLV與繼電器觸點并聯(lián)的電路。這些保護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MOV和MLV保護器都有最大浪涌電流額定值。在確定額定電流時，通常采用8/20μm的電壓波形（這就是，用上升時間為8 μ m、上升到峰值一半的延遲時間為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MLV保護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器可以保護消費類電子產(chǎn)品和工業(yè)設(shè)備，對于提高設(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MLV保護器會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)電壓箝制在一個安全的電平上。PPTC保護器是一種完全自復(fù)的過電流保護方案。因為在把故障排除、把電源切斷重新加上后，它自動恢復(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