德國PILZ皮爾茲繼電器技術(shù)的發(fā)展史

在德國PILZ繼電器內(nèi)部裝入各種放大、延時、消觸點抖動、滅弧、遙控、組合邏輯等電路可使其具有更多的功能。隨著SOP技術(shù)（Small Outline Package）的突破，生產(chǎn)廠家有可能把越來越多的功能集成到一起。而德國PILZ繼電器與微處理器的組合將具備更廣泛的專門控制功能，從而實現(xiàn)高智能化。新技術(shù)的成群崛起，將促進(jìn)不同原理、不同性能、不同結(jié)構(gòu)和用途的各類德國PILZ繼電器競相發(fā)展。在科技進(jìn)步、需求牽引以及敏感、功能材料發(fā)展的推動下，特種德國PILZ繼電器，如溫度、射頻、高壓、高絕緣、低熱電勢以及非電量控制等德國PILZ繼電器的性能將日臻完善。電磁德國PILZ繼電器（EMR）從zui初使用德國PILZ繼電器算起，至今已有150多年的歷史了。伴隨著電子工業(yè)的發(fā)展，特別是20世紀(jì)70年代初期光耦合技術(shù)的突破，使固態(tài)德國PILZ繼電器（SSR，亦稱電子德國PILZ繼電器）異軍突起。同傳統(tǒng)德國PILZ繼電器相比，它具有壽命長、結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、性能可靠等優(yōu)點。固態(tài)德國PILZ繼電器沒有機(jī)械開關(guān)，而且具有諸如與微處理器高度兼容、速度快、抗沖擊、耐振、低漏電等重要特性。同時，由于這種產(chǎn)品沒有機(jī)械接點，不產(chǎn)生電磁噪聲，從而不需要附加諸如電阻和電容等元件來保持*。而傳統(tǒng)德國PILZ繼電器則需要這些附加元件，因此，傳統(tǒng)德國PILZ繼電器往往笨重而復(fù)雜，且成本較高。

微電子技術(shù)、電子計算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代通訊技術(shù)、光電子技術(shù)以及空間技術(shù)的飛速發(fā)展，對德國PILZ繼電器技術(shù)提出了新的要求，新工藝、新技術(shù)的發(fā)展無疑對德國PILZ繼電器技術(shù)的發(fā)展起到促進(jìn)作用。微電子技術(shù)和超大規(guī)模IC的飛速發(fā)展對德國PILZ繼電器也提出了新的要求。*是小型化和片狀化。如IC封裝的用TO－5（8.5×8.5×7.0mm）德國PILZ繼電器，它具有很高的抗振性，可使設(shè)備更加可靠；第二是組合化和多功能化，能與IC兼容、可內(nèi)置放大器，要求靈敏度提高到微瓦級；第三是全固體化。固體德國PILZ繼電器靈敏度高，可防電磁干擾和射頻干擾。計算機(jī)技術(shù)的普及使得微機(jī)用德國PILZ繼電器的需求量顯著增加，帶微處理器的繼電器將迅速發(fā)展。80年代初，美國生產(chǎn)的數(shù)字式時間德國PILZ繼電器就可用指令對德國PILZ繼電器進(jìn)行控制，德國PILZ繼電器與微處理器的組合發(fā)展，可形成一個小巧完善的控制系統(tǒng)。由計算機(jī)控制的工業(yè)機(jī)器人目前以每年3.5％的速度增長，現(xiàn)在，計算機(jī)控制的生產(chǎn)體制已能在一條生產(chǎn)線上生產(chǎn)多種低成本的德國PILZ繼電器，并可自動完成多種操作及測試工作。

 
通訊技術(shù)的發(fā)展對德國PILZ繼電器的發(fā)展具有深遠(yuǎn)的意義。一方面是由于通訊技術(shù)的迅速發(fā)展使整個德國PILZ繼電器的應(yīng)用增加。另一方面，由于光纖將是未來信息社會傳輸?shù)闹鲃用}，在光纖通訊、光傳感、光計算機(jī)、光信息處理技術(shù)的推動下將出現(xiàn)光纖德國PILZ繼電器、舌簧管光纖開關(guān)等新型德國PILZ繼電器。光電子技術(shù)對于德國PILZ繼電器技術(shù)將產(chǎn)生巨大的促進(jìn)作用，為實現(xiàn)光計算機(jī)的可靠運行，目前已試制出雙穩(wěn)態(tài)德國PILZ繼電器。為了提高航空、航天德國PILZ繼電器的可靠性，期望德國PILZ繼電器失效率應(yīng)由目前的0.1PPM降至0.01PPM；載人空間站則要求達(dá)到0.001PPM。耐溫要達(dá)到200℃以上，耐振要求高于490m/s，同時應(yīng)能承受2.32×10（4）C/Kg的α射線輻射。為滿足空間要求，必須加強(qiáng)可靠性研究，并建立專門的高可靠生產(chǎn)線。
新型特殊結(jié)構(gòu)材料、新分子材料、高性能復(fù)合材料、光電子材料，還有吸氧磁性材料、感溫磁性材料、非晶體軟磁材料的發(fā)展對研制新型磁保持德國PILZ繼電器、溫度德國PILZ繼電器、電磁德國PILZ繼電器都具有重要的意義，并必將出現(xiàn)新原理、新效應(yīng)的德國PILZ繼電器。隨著微型和片式化技術(shù)的提高。

德國PILZ繼電器將向二維、三維尺寸只有幾毫米的微型和表面貼裝化方向發(fā)展；現(xiàn)在上有些廠家生產(chǎn)的德國PILZ繼電器，體積只有5～10年前的1/4～1/8。因為電子整機(jī)在減小體積時，需要高度不超過其它電子元件的更小的德國PILZ繼電器。通訊設(shè)備廠家對密集型德國PILZ繼電器的需求更加熱切，日本Fujitsu Takamisawa 公司生產(chǎn)的一種BA系列超密集信號德國PILZ繼電器的大小只有14.9（W）×7.4（D）×9.7（H）mm，主要用于傳真機(jī)和調(diào)制解調(diào)器，能承受3kV的波動電壓。該公司推出的AS系列表面安裝德國PILZ繼電器的體積僅為14（W）×9（D）×6.5（H）mm。 在功率德國PILZ繼電器領(lǐng)域尤其需要安全可靠的德國PILZ繼電器，如高絕緣性德國PILZ繼電器。日本Fujitsu TaKamisawa推出的JV系列功率德國PILZ繼電器內(nèi)含五個放大器，采用高絕緣性小截面設(shè)計，尺寸為17.5（W）×10（D）×12.5（H）mm。由于機(jī)芯和外緣之間采用強(qiáng)化絕緣系統(tǒng)，其絕緣性能達(dá)到5kV。日本NEC 推出的MR82系列功率德國PILZ繼電器的功耗只有200mW。 

今后，小型密封德國PILZ繼電器市場開發(fā)的重點是與IC兼容的TO－5德國PILZ繼電器和1/2晶體罩德國PILZ繼電器。用德國PILZ繼電器將加速向工業(yè)/商業(yè)化轉(zhuǎn)移。美國用德國PILZ繼電器約占德國PILZ繼電器總額的20％。通用德國PILZ繼電器市場繼續(xù)向小型、薄型和塑封方向發(fā)展。小型印制板用德國PILZ繼電器仍將是通用德國PILZ繼電器市場發(fā)展的主產(chǎn)品，固體德國PILZ繼電器將更趨廣泛，價格將繼續(xù)下降，并向高可靠、小體積、高抗浪涌電流沖擊和抗干擾性靠攏。舌簧德國PILZ繼電器市場將繼續(xù)擴(kuò)大。

14.9（W）×7.4（D）×9.7（H）mm，主要用于傳真機(jī)和調(diào)制解調(diào)器，能承受3kV的波動電壓。該公司推出的AS系列表面安裝德國PILZ繼電器的體積僅為14（W）×9（D）×6.5（H）mm。 在功率德國PILZ繼電器領(lǐng)域尤其需要安全可靠的德國PILZ繼電器，如高絕緣性德國PILZ繼電器。日本Fujitsu TaKamisawa推出的JV系列功率德國PILZ繼電器內(nèi)含五個放大器，采用高絕緣性小截面設(shè)計，尺寸為17.5（W）×10（D）×12.5（H）mm。由于機(jī)芯和外緣之間采用強(qiáng)化絕緣系統(tǒng)，其絕緣性能達(dá)到5kV。日本NEC 推出的MR82系列功率德國PILZ繼電器的功耗只有200mW。

PILZ固態(tài)繼電器的優(yōu)點
（1）高壽命，高可靠:SSR沒有機(jī)械零部件，有固體器件完成觸點功能，由于沒有運動的零部件，因此能在高沖擊，振動的環(huán)境下工作，由于組成固態(tài)繼電器的元器件的固有特性，決定了固態(tài)繼電器的壽命長，可靠性高。 
（2）靈敏度高，控制功率小，電磁兼容性好:固態(tài)繼電器的輸入電壓范圍較寬，驅(qū)動功率低，可與大多數(shù)邏輯集成電路兼容不需加緩沖器或驅(qū)動器。 
（3）快速轉(zhuǎn)換:固態(tài)繼電器因為采用固體其間，所以切換速度可從幾毫秒至幾微妙。 
（4）電磁干擾笑:固態(tài)繼電器沒有輸入"線圈"，沒有觸點燃弧和回跳，因而減少了電磁干擾。大多數(shù)交流輸出固態(tài)繼電器是一個零電壓開關(guān)，在零電壓處導(dǎo)通，零電流處關(guān)斷，減少了電流波形的突然中斷，從而減少了開關(guān)瞬態(tài)效應(yīng)。 

PILZ固態(tài)繼電器的缺點 
（1）導(dǎo)通后的管壓降大，可控硅或雙相控硅的正向降壓可達(dá)1~2V，大功率晶體管的飽和壓漿液災(zāi)1~2V之間，一般功率場效應(yīng)管的導(dǎo)通電祖也較機(jī)械觸點的接觸電阻大。
（2）半導(dǎo)體器件關(guān)斷后仍可有數(shù)微安至數(shù)毫安的漏電流，因此不能實現(xiàn)理想的電隔離。
（3）由于管壓降大，導(dǎo)通后的功耗和發(fā)熱量也大，大功率固態(tài)繼電器的體積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于同容量的電磁繼電器，成本也較高。
（4）電子元器件的溫度特性和電子線路的抗*力較差，耐輻射能力也較差，如不采取有效措施，則工作可靠性低。
（5）固態(tài)繼電器對過載有較大的敏感性，必須用快速熔斷器或RC阻尼電路對其進(jìn)行過在保護(hù)。固態(tài)繼電器的負(fù)載與環(huán)境溫度明顯有關(guān)，溫度升高，負(fù)載能力將迅速下降。

德國(pilz)主要產(chǎn)品：
PILZ安全繼電器、pilz繼電器配件、德國PILZ時間繼電器、pilz安全傳感器、PILZ電磁繼電器、皮爾磁中間繼電器、PILZ功率模塊、PILZ固態(tài)繼電器、PILZ CPU單元、PILZ安全繼電器單元、PILZ旋轉(zhuǎn)編碼器 
德國(pilz)皮爾茲公司自成立起已有50多年歷史，是世界上自動化領(lǐng)域的技術(shù)先者和系統(tǒng)供應(yīng)商。她于1968年發(fā)明了世界上*個雙手操作繼電器，被*為是安全控制領(lǐng)域中的一大創(chuàng)舉。1987年，皮爾茲又推出世界上*個急停繼電器PNOZ，皮爾茲的品牌也因此成為了安全繼電器的代名詞。繼可編程安全系統(tǒng)PSS之后，皮爾茲公司于1997年憑借安全、開放總線系統(tǒng)SafetyBUS p 進(jìn)入了安全技術(shù)的新領(lǐng)域。今天，德國(pilz)的產(chǎn)品適用于機(jī)械工程的任何領(lǐng)域，從傳統(tǒng)的自動化行業(yè)，如汽車制造業(yè)、食品加工業(yè)和木材加工業(yè)，到現(xiàn)代化的機(jī)場、劇院、纜車和游樂場。皮爾茲的產(chǎn)品不僅適用于標(biāo)準(zhǔn)的安全功能，如急停、安全門和雙手控制，同時能為各種應(yīng)用提供合適的解決方案。德國(pilz)是先的創(chuàng)新自動化技術(shù)公司。作為人身、機(jī)器和環(huán)境保護(hù)的安全專家，皮爾磁為各行各業(yè)提供以客戶為中心的解決方案。其中包括來自傳感器、控制和驅(qū)動技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)新產(chǎn)品與綜合服務(wù)。

德國PILZ皮爾茲繼電器技術(shù)的發(fā)展史

在應(yīng)用中需要考慮下述問題
1.器件的發(fā)熱
SSR在導(dǎo)通時,元件將承受P耗=V有€譏有的熱耗散功率, 其中V有效值和I有效值分別為飽和壓降和工作電流的有效值。此時,需依據(jù)實際工作環(huán)境條件,嚴(yán)格參照額定工作電流時允許的外殼溫升（75℃）,合理選用散 熱器尺寸或降低電流使用,否則將因過熱引起失控,甚至造成產(chǎn)品損壞。在線路板上使用,連續(xù)負(fù)載電流2 3A時,可選用S€?3,S€?4產(chǎn)品,5A時,可選用S€?08W3封裝產(chǎn)品。10A以下,可采用散熱條件良好的儀器底板。10A以上,需配散熱器。30A以下,采用自然風(fēng)冷,連續(xù)負(fù)載電流大于30A時,需采用儀器風(fēng)扇強(qiáng)制風(fēng)冷。
2.封裝和安裝形式
臥式W型、立式L型,體積小適用于印制板直接焊接安裝。立式 L2型,既能適合于線路板焊接安裝,也能適用于線路板上插接安裝。K型及F型,適合散熱器及儀器底板安裝。大功率SSR（K型和F型封裝）安裝時,應(yīng)注意 散熱器接觸面應(yīng)平整,并需涂復(fù)導(dǎo)熱硅脂（先鋒T-50）。安裝力矩愈大,接觸熱阻愈小。大電流引出線,需配冷壓焊片,以減少引出線接點電阻。
3.輸入端驅(qū)動
SSR按輸入控制方式,可分為電阻型、恒流源和交流輸入控制 型。目前主要提供的,是供5V TTL電平用電阻輸入型。使用其他控制電壓時,可相應(yīng)選用限流電阻。SSR輸入屬于電流型器件,當(dāng)輸入端光耦可控硅*導(dǎo)通后（微秒數(shù)量級）,觸發(fā)功率可 控硅導(dǎo)通。當(dāng)激勵不足或斜波式的觸發(fā)電壓,有可能造成功率可控硅處于臨界導(dǎo)通邊緣,并造成主負(fù)載電流流經(jīng)觸發(fā)回路引起的損壞。例如基本性能測 試電路,輸入為可調(diào)電壓源,測試負(fù)載用100W燈泡,輸入觸發(fā)信號應(yīng)為階躍邏輯電平,強(qiáng)觸發(fā)方式。國外廠商提供的器件標(biāo)準(zhǔn)電流為10mA,考慮到全溫度工 作范圍（-40 +70℃）,發(fā)光效率穩(wěn)定和抗*力,*zui直流觸發(fā)工作電流在12 25mA之間。SSR輸入端可并聯(lián)或串聯(lián)驅(qū)動。串聯(lián)使用時,一個SSR按4V電壓考慮,12V電壓可驅(qū)動3個SSR。
4.干擾問題
SSR產(chǎn)品也是一種干擾源,導(dǎo)通時會通過負(fù)載產(chǎn)生輻射或電源 線的射頻干擾,干擾程度隨負(fù)載大小而不同。白熾燈電阻類負(fù)載產(chǎn)生的干擾較小,零壓型在交流電源的過零區(qū)（即零電壓）附近導(dǎo)通,因此干擾也較小。減少的方法 是在負(fù)載串聯(lián)電感線圈。另外,信號線與功率線之間,也應(yīng)避免交叉干擾。
5.過流/過壓保護(hù)
快速熔斷器和空氣開關(guān),是通用的過電流保護(hù)方法。快速熔斷器 可按額定工作電流的1.2倍選擇,一般小容量可選用保險絲。特別注意負(fù)載短路,是造成SSR產(chǎn)品損壞的主要原因。感性及容性負(fù)載,除內(nèi)部RC電路保護(hù)外, 建議采用壓敏電阻并聯(lián)在輸出端,作為組合保護(hù)。金屬氧化鋅壓敏電阻（MOV）面積大小決定吸收功率,厚度決定保護(hù)電壓值。交流220V的SSR,選用 MYH12、430V、 12的壓敏電阻;380V選用MYH12、750V壓敏電阻;較大容量的電機(jī)變壓器應(yīng)選用MYH20、24通流容量大的壓敏電 阻。
6.關(guān)于負(fù)載的考慮

SSR對一般的負(fù)載應(yīng)是沒有問題的,但也必須考慮一些特殊的 負(fù)載條件,以避免過大的沖擊電流和過電壓,對器件性能造成不必要的損壞。白熾燈、電爐等類的“冷阻”特性,造成開通瞬間的浪涌電流,超過額定工作電流值數(shù) 倍。一般普通型SSR,可按電流值的2/3選用。增強(qiáng)型SSR,可按廠商提供的參數(shù)選用。在惡劣條件下的工業(yè)控制現(xiàn)場,建議留有足夠的電壓、電流余量。
 

德國PILZ皮爾茲繼電器技術(shù)的發(fā)展史