用協同電路保護技術保護繼電器
用協同電路保護技術保護繼電器在消費類電子產品和工業設備中，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致繼電器損壞。繼電器由一對或者幾對觸點和繞組組成。當繞組中有電流流過時，觸點便會打開或者閉合。當繼電器把流到感性負載的電流中斷時，會出現電壓尖脈沖，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。
圖1 pptc保護器的工作原理
此外，當觸點斷開、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，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，在出現故障或者出現過載時，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態過電壓造成損壞。
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（pptc）自復過流保護器（見圖1）。 它是用碳黑這種導電性填料做成的。在這個元件中碳黑構成網狀導電通路。在正常的情況下，pptc保護器呈現低電阻，但是，在pptc保護器中流過的電流過大時，它的溫度升高，結晶狀聚合物變成非結晶狀態。
這個轉變引起聚合物膨脹，使得導電性聚合物內的網狀導電通路斷開。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，直到故障被排除。一旦把故障排除了，保護器的溫度下降，碳黑形成的導電通路恢復，它又回到低電阻狀態。可以不使用pptc 保護器而用傳統的熔斷器來保護繼電器。不過,在使用熔斷器的情況下，每當發生故障，就需要更換熔斷器。pptc保護器的主要優點在于它具有自復功能，從而可以減少昂貴的服務費用和保修費用。
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、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過燒結做成的。由此產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結的半導體特性，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，形成電流導通的通路。這種器件可以用于保護電源電路，其原理是，當它動作時，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著，在出現故障或者發生意外的過載時，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期的電壓。還要求保護器的保持電流必須等于或大于正常運作時的穩定狀態電流。此外，還要考慮到環境溫度，這是因為隨著環境溫度上升，保持電流下降。
pptc保護器制造商提供溫度折減曲線和圖表，幫助設計師選用在環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中還有mov或者mlv與繼電器觸點并聯的電路。這些保護器件的額定值要按照工作電壓和浪涌電流來選擇。很重要的一點是，選用的器件，必須在正常的電壓下，不能讓很大的電流流過。mov的技術指標包括允許的直流電壓或者交流電壓。每個mov和mlv保護器都有浪涌電流額定值。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8μm、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起來，如圖2所示。
圖2 用過電流和過電壓保護器保護繼電器的典型電路
結論
協同式過電流和過電壓電路保護器可以保護消費類電子產品和工業設備，對于提高設備的可靠性，提高用戶滿意度和降低保修成本，是有利的。在出現過電壓的情況下，mov或者mlv保護器會迅速地從高電阻狀態切換到低阻抗狀態，從而把加在器件兩端的暫態電壓箝制在一個安全的電平上。pptc保護器是一種自復的過電流保護方案。因為在把故障排除、把電源切斷重新加上后，它自動恢復到原來的狀態，在一般情況下是不需要修理和更換的。
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此外，當觸點斷開、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，最終也會把繞組燒壞。
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結論
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