通信是继电器应用的两大的市场之一(汽车是另外一个大的应用市场)。2001年的统计结果显示,按销售额计算,通信在整个继电器市场占有的份额已上升到25.8%,比前一年增加了约5.8%。通信用继电器销售额达12.13亿美元,年增长率达2~6%。由于通信业的迅猛发展使得通信继电器在技术、设计、制造工艺以及材料等方面有了许多重大变化和发展。
通信继电器发展历程
通信继电器的发展主要经历了四代,市场上目前主流产品是仍是第三代,而第四代产品目前蓄势待发,但普及尚需时日。
第一代通信继电器出现于20世纪70年代,产品的尺寸为20 10 10mm,均采用tht(通孔)安装形式,功耗达500mw,使用的标准为iec61811-51。20世纪80年代诞生了第二代产品,外形尺寸、安装形式、等技术指标虽没有实质性变化,但功耗已降至200mw,制造的标准是iec61811-52。
当前第三代居于市场主导地位,比起前两代有了很大改观。最小外形尺寸已降至14.0 7.0 5.5mm, 功耗则由200mw降至140 mw ,不仅有tht安装形式而且出现了smd(表面贴装)安装形式。第三代采用的标准是iec61811-54。
第四代通信继电器正在迅速崛起,预计未来10年将普及。第四代产品的最小尺寸已降至10 6.5 5.0mm,功耗降到100mw,是第二代产品的一半,标准是新制定的iec61811-55。
从结构和设计角度看,第一、第二代通信继电器绝大多数是拍合式磁路结构,推杆式机械传递,采用双触点,触点材料是agpd合金。第二代开始使用钐钴高能合金永磁体组成桥式磁路。及至第三代磁系统几乎全都做成了含高能永磁体的双线圈对称平衡翘板式磁路结构,触点点焊在带料上后,整体注塑要求高,设计冗余度极小。
目前,世界通信继电器年产量达7~8亿只,用于开关转换的占50%以上,用于通信的约占30%,其余为工业系统等领域。日本和欧洲是通信继电器技术最发达的地区,各大厂商的生产比例为:siemens占6%,omron占18%,matsushita占30%, fujistu (takamisawa)占21%,nec占13%,axicom等其它厂商占12%。
标准方面,通信继电器采用的国际标准主要是iec,但bellcore、fcc以及en等也常用。这些标准对通信继电器性能的规定上是基本一致的,新出台的iec61811-55则为第四代通信继电器的发展指明了方向。
发展现状
通信用的继电器主要是机电继电器,固体继电器所占比例很小。其中的主要原因是与其它类型继电器相比,机电继电器有多方面的优点:切换范围大,导通电阻低,关断状态绝缘电阻高;线圈与触点间介质耐电压高(>2500v),动合触点间达1500v; 良好的rf特性;使用简便。更为重要的是即使在有害环境下也耐用、可靠,且成本低。机电继电器也有缺点,如线圈产生的磁场对其它元件将形成电磁和射频干扰;通电时触点簧片在切换的瞬间可能会损坏电路;使用寿命取决于触点材料等等。但机电继电器通过不断革新能满足通信应用的额外要求,如降低板的空间及高度,减小体积,气密封继电器,增大的浪涌要求(>2500v,峰值电流500a),smd能力(焊温达260℃)等。随着通信继电器由第三代向第四代过渡,为适应通信应用对元件提出的日趋苛刻的要求,目前国外通信继电器在技术、设计、新材料等方面出现了新的变化和发展。
技术方面
首先开始采用一种增强通信继电器性能的基本技术 "eng"技术。"eng"是electro-negative-gasses的缩写,意即负电性气体,典型的负电性气体有sf6(六氟化硫)、cf4(四氟化碳)等,这种气体与空气、氮气相比具有超强的介电性能。它已成为中高电压交换设备中的主导性灭弧媒介和绝缘媒介。国外业内认为eng技术可能是机电继电器进一步小型化最具革新性的手段。eng技术可提高介电耐压两倍,而不增大介电间距。在严酷的环境下继电器各项性能正常,外壳也保持完好,对耐久性无负面影响。
此外还一种受到国外推崇的技术 扁平线圈系统。扁平线圈采用微型机加工方法生产。通过光刻和电镀工艺将线圈和磁极集成在薄铁片上,从而形成一种简单的扁平线圈芯片(用于最终组装过程),如图1所示。光刻技术允许在薄片上集成数百个磁路芯片。由于仅需改变障板(蔽光框),各种灵敏的电压及线圈电压等都比较容易实现。











