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KT干簧系列技術(shù)報(bào)告

2021-07-20 11:48:08

高效可靠的隔離特性對(duì)于各種現(xiàn)代復(fù)雜電氣應(yīng)用（如電動(dòng)汽車(chē)，太陽(yáng)能電池板系統(tǒng)，醫(yī)療以及測(cè)試和測(cè)量）的精確功能和安全是關(guān)鍵的。當(dāng)兩個(gè)電網(wǎng)需要互相連接時(shí)，出于安全原因，隔離電壓比監(jiān)測(cè)電路的實(shí)際標(biāo)稱(chēng)電壓要高三到四倍。例如：電動(dòng)汽車(chē)電池管理系統(tǒng)（BMS）。干簧繼電器技術(shù)憑借其高介電強(qiáng)度和開(kāi)路狀態(tài)下可以忽略不計(jì)的漏電流，為隔離測(cè)量提供了卓越的品質(zhì)。

隨著電動(dòng)汽車(chē)和光伏系統(tǒng)中的儲(chǔ)能電池的使用日益增多，對(duì)儲(chǔ)能電池的電存儲(chǔ)容量，功率，壽命和安全性有了更高的要求。電動(dòng)汽車(chē)當(dāng)前的趨勢(shì)是將6-24VDC的單個(gè)蓄電池連接起來(lái)并且堆疊成電池陣列來(lái)確保有高達(dá)200-800VDC的系統(tǒng)電壓來(lái)提供足夠的容量和功率，同時(shí)降低所需的電流。這種高電壓和電流需要通過(guò)BMS單元進(jìn)行精確監(jiān)測(cè) ，不僅要最大限度提高電池效率，主要還是確認(rèn)使用者的安全和系統(tǒng)可靠性。此外，還必須定期監(jiān)控電池陣列在相關(guān)電路和底盤(pán)中的隔離和泄漏電流，以防止任何故障和安全風(fēng)險(xiǎn)。

然而，在更高電壓下運(yùn)行的其他應(yīng)用也需要更高的隔離度，例如太陽(yáng)能發(fā)電廠。目前，在光伏電網(wǎng)中大量使用無(wú)變壓器逆變器，將交流電轉(zhuǎn)成直流電，最終將電力傳輸至國(guó)家電網(wǎng)。這些交流和直流電路通過(guò)逆變器互相連接并且必須在高達(dá)1500V的電壓下可靠的運(yùn)行。由于缺少內(nèi)部變壓器，在直流和交流電路之間沒(méi)有安全的電氣隔離，因此需要進(jìn)行常規(guī)的絕緣測(cè)試，例如在電動(dòng)汽車(chē)的電池系統(tǒng)中。不適當(dāng)?shù)慕^緣不止會(huì)導(dǎo)致電流泄露和能量損失，而且在安全性方面也會(huì)構(gòu)成嚴(yán)重威脅。

干簧繼電器的描述

標(biāo)準(zhǔn)的干簧開(kāi)關(guān)是由被稱(chēng)為簧片兩個(gè)軟磁金屬合金觸點(diǎn)所組成。簧片被放置在密封且充滿(mǎn)惰性氣體或者真空的玻璃體中。這種設(shè)計(jì)可以完美的保護(hù)觸點(diǎn)不受到的腐蝕侵害或任何外部環(huán)境因素影響、真空的內(nèi)部環(huán)境在打開(kāi)的簧片之間起著高質(zhì)量絕緣體的作用，同時(shí)在閉合時(shí)具有理想的低接觸電阻（毫歐）。這不僅提供了具有500 VDC至15 kVDC的高電壓隔離的開(kāi)放式簧片開(kāi)關(guān)，而且在關(guān)斷狀態(tài)下可以達(dá)到1 - 100 TOhm的高接觸電阻。與基于半導(dǎo)體的開(kāi)關(guān)元件（如固態(tài)繼電器或Photo-MOS）相比，這是一個(gè)顯著的優(yōu)勢(shì)。

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為了構(gòu)建繼電器，將簧片開(kāi)關(guān)插入銅線(xiàn)圈中，銅線(xiàn)圈的非接觸磁場(chǎng)激活其導(dǎo)磁葉片。將磁通量集中到簧片互相重疊區(qū)域的中點(diǎn)可以最有效地利用流過(guò)線(xiàn)圈的電流產(chǎn)生的磁通量，并且根據(jù)線(xiàn)圈尺寸通常有數(shù)十或數(shù)百毫瓦的低功耗。然后將干簧開(kāi)關(guān)和線(xiàn)圈的組件封裝在外殼中以確保機(jī)械穩(wěn)定性和抵抗沖擊、溫度、壓力和其他外部影響的能力。封裝通常通過(guò)使用灌封樹(shù)脂（例如聚氨酯）材料，或者用環(huán)氧樹(shù)脂注塑成型，適用于惡劣環(huán)境或生產(chǎn)過(guò)程，如回流焊接。最后，決定繼電器特性和參數(shù)的是整體形狀，外部尺寸和引腳布局，通過(guò)增加爬電距離和間隙距離可以提高絕緣性能。

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KT干簧繼電器

這種平衡設(shè)計(jì)的更好例子之一是KT系列的干簧繼電器，它能夠切換1千伏直流電，同時(shí)擊穿電壓高達(dá)4.5千伏，線(xiàn)圈和觸點(diǎn)之間的絕緣強(qiáng)度為7千伏。獨(dú)特的引腳布局確保了滿(mǎn)足17 mm的爬電距離和12 mm的電氣間隙。這種布局在符合國(guó)際安全標(biāo)準(zhǔn)的汽車(chē)，太陽(yáng)能或醫(yī)療應(yīng)用中特別有用。

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一般而言，干簧繼電器是以其數(shù)百微秒范圍內(nèi)的快速切換時(shí)間和超過(guò)機(jī)電繼電器的長(zhǎng)壽命能力而聞名。當(dāng)設(shè)計(jì)帶干簧繼電器的電路時(shí)，必須考慮開(kāi)關(guān)電壓和電流，為了防止過(guò)載電弧損壞開(kāi)關(guān)的接觸區(qū)域。KT繼電器可以在 -40°C ~ +105°C的環(huán)境溫度下工作，并且它的內(nèi)部溫度可以安全的達(dá)到125°C。

為了達(dá)到這些高標(biāo)準(zhǔn), 該零件被列入國(guó)際認(rèn)可的可燃性測(cè)試UL 94（Underwriters Laboratories Inc.?）。為了證明繼電器對(duì)振動(dòng)，沖擊，濕度和溫度的可靠性和耐久性，它已成功按照AEC-Q200標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試。這套規(guī)范作為質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)正在被汽車(chē)行業(yè)采用，用于驗(yàn)證和簡(jiǎn)化產(chǎn)品接受和實(shí)施過(guò)程。

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繼電器在電池管理系統(tǒng)中的應(yīng)用示例

繼電器在電池管理系統(tǒng)（BMS）中的應(yīng)用可以采取各種形式反映開(kāi)發(fā)者的需求。然而，一般來(lái)說(shuō)，繼電器連接在電池和通路之間的路徑中，并且用作電池的高電壓電路和測(cè)量微控制器單元的低電壓電路之間的分隔。當(dāng)觸點(diǎn)斷開(kāi)時(shí)，高擊穿電壓在兩個(gè)電路之間提供了完美隔離，因此它們不會(huì)相互干擾。

當(dāng)繼電器啟動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)通過(guò)閉合觸點(diǎn)從一個(gè)或兩個(gè)電極中提取采樣電流。然后這個(gè)樣本通過(guò)MCU與參考電壓進(jìn)行比較。根據(jù)結(jié)果，系統(tǒng)可以評(píng)估電池的狀態(tài)。由于繼電器接觸電阻非常低，在幾十毫歐范圍內(nèi)，所以不會(huì)影響測(cè)量結(jié)果。

總結(jié)

無(wú)論是電動(dòng)汽車(chē)，光伏，醫(yī)療還是測(cè)試環(huán)境，所有應(yīng)用都對(duì)繼電器提出了高可靠性，安全性和符合標(biāo)準(zhǔn)的要求。干簧繼電器是精確的開(kāi)關(guān)元件，它將可靠性，快速開(kāi)關(guān)時(shí)間和壽命與電氣和機(jī)械隔離特性完美結(jié)合，這些功能確保干簧繼電器很好地滿(mǎn)足現(xiàn)代電子設(shè)備的高要求。