低電力ラッチングリレーの利点: 待機電力ゼロ、コイルの冷却、より良い選択

24 時間通電状態を維持する 400 mW コイルを備えた 12 V 単安定リレーは、1 つの接点を閉じたままにすると 1 日あたり約 9.6Wh を消費します。照明パネル内の 40 チャンネル、または何年も閉じたままにしておく必要があるスマート メーター内の保持接点は、ボード上で最大の連続負荷の 1 つとなります。低電力ラッチングリレーはそれを取り除きます。短いパルスが状態を変更し、永久磁石が保持電流なしで状態を維持します。

結論を先に言います。接点が数時間、数日、または数年にわたって同じ位置に留まらなければならない場合、双安定リレーは定常状態のコイル電力、コイルの熱、それに伴う供給ヘッドルームを除去します。パルスドライバ、文書化された州の慣例、およびフェールセーフの決定と引き換えに、一定のコイル電流を犠牲にするため、エンジニアリングの労力は除去されません。

ラッチングリレーにおける低電力の実際の意味

どちらのリレー ファミリもコイルの磁場で接点を動かします。違いはその後に何が起こるかです。単安定リレーはバネによって解放位置に保持されるため、接点が閉じたままである限りコイルは通電状態を維持する必要があります。双安定ラッチリレーは、永久磁石を使用してアーマチュアを最後に駆動された安定位置に保持するため、コイルは通常、定格コイル電圧で 5 ～ 20 ms のパルスでアーマチュアを動かすだけで済みます。

駆動方法はコイル構成により異なります。シングルコイルのラッチングリレーは、極性を反転することでセットとリセットを行います。これには、ハーフブリッジまたは H ブリッジ、オーバーラップしてはならない 2 つの出力、および地面から浮いたコイルが必要です。ダブルコイル バージョンでは、1 つの巻線がセット専用、もう 1 つがリセット専用となるため、コイル ウィンドウが大きくなり、単価が若干高くなりますが、2 つのローサイド スイッチで十分です。

算術ではケースが明確になります。 400 mW のコイルを継続的にオンにすると、1 日あたり約 34.5 kJ (9.6 Wh) を消費します。同じリレーをラッチ形式で使用し、1 パルスあたり 8mJ で 1 日に 100 回スイッチすると、約 0.8 J を消費します。その比較を回路レベルで見るには、この説明を参照してください。 従来のリレーと比較して、ラッチングリレー回路が待機電力をどのように削減するか パルスのタイミングとドライバー段について説明します。

実際の設計に現れる利点

データシートには同じようにいくつかの利点が列挙されています。実際には、それぞれが特定の問題を解決するため、どの問題に対してソリューションを購入するのかを知るのに役立ちます。

待機電力とバッテリー寿命

ラッチング コイルの定常状態での消費は、基本的にドライバー段のリークであり、多くの場合マイクロアンペアの範囲にあるため、消費は連続的なものから動作ごとに移行します。 1 日に数回バルブを切り替えるバッテリー駆動のデバイスでは、コイン型電池が数週間持続するか数年持続するかの違いです。主電源を使用する機器では、同じ変化がスタンバイ図とその背後にあるコンプライアンス書類に現れます。

コイルの熱を減らし、熱ヘッドルームを増やす

通電されたコイルは小さな抵抗器であり、熱を伝える場所がありません。密閉リレー内の 0.4 W コイルは内部温度を周囲温度より数度上昇させ、その熱は接点スプリング、プラスチック本体、および隣接するコンポーネントに到達します。これを取り除くとディレーティングマージンが広がり、絶縁劣化が遅くなり、高温のエンクロージャ内で標準部品と 105 °C バージョンの違いが生じる可能性があります。

コイルに従わない接触力

コイル磁束ではなく磁石がアーマチュアを保持するため、供給レールがどのような動作をしても接触圧力は一定に保たれます。短時間の電圧低下によって接点がチャタリングする可能性はなく、リレーはコイル電流のみで保持される単安定タイプに比べて振動の影響を受けにくくなります。計測および産業用制御において、これは原因不明の中断が減少することを意味します。

供給量が少なく、サイジングもシンプル

0.4 W の 40 個のコイルは、他のものがカウントされる前に DC レールに 16 W を追加します。その負荷を取り除くと、トランス、バルク容量、ヒートシンクがすべて縮小するか、同じ電源でより多くのチャンネルに電力を供給できます。多くの場合、この節約効果は 2 つのリレー タイプ間の価格差よりも大きくなります。

ドライバ段がすでに存在し、接点定格と認証が優先される場合、UL および CQC 承認を取得した 16 A または 20 A ラッチング リレーは、追加のコイル ハードウェアなしで家電製品および照明負荷をカバーします。

FH42L UL および CQC 付き 16A/20A ラッチング リレー UL/CQC 承認を取得した定格 16A/20A のコンパクトなラッチング リレー、シングルまたはダブル コイルのオプション、家電、照明、メーターの設計向けの 250mW の低コイル電力を備えています。 製品を見る→

低電力ラッチングリレーがその地位を獲得する場所

双安定リレーは普遍的なアップグレードではありません。接点が長期間その状態を保持する場合、筐体が密閉されているか高温になっている場合、またはあらゆるミリワットのスタンバイを正当化する必要がある場合に効果を発揮します。

スマートな計量と負荷制御

メーター内の家全体の切断接点は何年も閉じたままになる可能性があり、その期間の終わりに最初のコマンドで開くことが期待されています。コイルの熱はエネルギーを無駄にするだけではありません。電流経路を温め、測定チェーンの熱ベースラインをシフトさせながら、スタンバイ予算を消費し、ますます逼迫していきます。この用途では定格 80 A ～ 125 A の双安定リレーが一般的で、通常は測定側のシャントまたは変流器と併用されます。のアプリケーションノートでは、 スマート電力メーター これらの部品がどのように組み合わされるかを示します。

スマート メーターと照明制御デューティの両方に指定されたラッチング リレーにより、1 つの部品番号でメーターの内部負荷スイッチと制御する外部照明回路に対応できます。

W30L スマート照明およびメーター用 40A/50A ラッチング リレー UL、TUV、および CQC 準拠の 40A/50A ラッチング リレー、手動スイッチ、1A/1B/1C 接点、照明およびスマート メーターの負荷スイッチング用の 12KV サージ定格を備えています。 製品を見る→

照明と建物の制御

40 の単安定チャネルを備えたパネルは、誰かが照明のスイッチを入れるかどうかに関係なく、毎日エネルギーを放散します。ラッチチャンネルは、コイル電流がない状態での最後のシーン状態を保持し、コントローラーのリセットまたはファームウェアのアップデートを通じてその状態を維持します。

充電、太陽光発電、蓄電装置

充電スポットやインバータでは、ラッチング リレーは、長期間接続を維持する必要がある AC 経路に適しており、グリッド ディップによって引き起こされるドロップアウトや再閉を回避します。このファミリーの接点定格はおよそ 25 A から最大 270 A までで、ほとんどの単相パスと小規模な三相パスをカバーします。

バッテリー駆動のリモートデバイス

リモート遮断、ラッチバルブ、遠隔測定制御による切断は、動作間の平均電流バジェットに何も追加せず、設計者が意図したとおりにスリープ電流を維持します。

シングルコイルとダブルコイルのバージョンは利点ではなく回路を変更します

どちらの構成でも保持力はゼロです。それらはドライバーがしなければならないことが異なります。単一コイルの場合、セットとリセットは逆極性であるため、ドライバーにはハーフブリッジまたは H ブリッジが必要であり、2 つの出力が同時にアクティブになってはなりません。 2 つのコイルでは、各巻線に独自のローサイド スイッチがあり、配線が簡単になり、コイル ウィンドウが大きくなりますが、極性を反転することはできません。

2 つの詳細が人々を惹きつけます。電流が漏れるオフのドライバ チャネルはコイルに部分的に通電する可能性があるため、リレーの動作禁止しきい値と照らし合わせて漏れをチェックする必要があります。また、パルス幅は定格コイル電圧で指定されているため、負荷の下でたわむコンデンサまたはレールからコイルを駆動する設計では、特にコイル抵抗が最低となる低温では、予想よりも少ないエネルギーが供給される可能性があります。

ドライバーのシンプルさよりも基板スペースが重要な場合、シングルコイルとダブルコイルの両方のバージョンで提供されるラッチングリレーは、ドライバーが配置を決定する間、1 つの設置面積と 1 つの認定作業を維持します。

FH31L 80A スマートメータリング用ラッチングリレー シングルまたはダブルコイルのオプションとメーター指向の設置面積を備えた IEC62052-31 UC2 準拠の 80A ラッチング リレーで、状態保持が有効なスマート メーターのスイッチングに適しています。 製品を見る→

トレードオフと選択チェックリスト

主なトレードオフは電気的なものではなく動作的なものです。ラッチングリレーはそれを記憶しています。これは、計測と照明では利点ですが、制御電源がなくなったときに電源を切ることを目的とした回路では危険です。安全機能がリレーのドロップアウトに依存している場合は、その経路上に単安定デバイスを維持するか、再起動後にコントローラーが実際の位置を読み取ることができるように補助接点を追加します。

さらに 3 つの制限が設計レビューに含まれます。電流はパルス中にのみ流れるため、コイルはステータスインジケーターとして機能できません。コイルから接触溶接を推測することはできません。また、コイルは短時間定格であるため、コントローラがシーケンスの途中でハングした場合でも、ハードウェアとファームウェアの両方がパルスの終了を保証する必要があります。

候補部品を比較する場合、設計が現場で生き残るかどうかを決定するパラメータは次のとおりです。

• ランプと容量性負荷は数ミリ秒の間に定格電流の何倍もの電流を流すため、定常電流ではなく実際の突入電流に対する接触定格です。
• 25 °C だけでなく、指定された最も寒い環境および最も暑い環境でもコイル電圧を動作および解放する必要があります。
• パルス幅、動作間の最小間隔、および許容されるデューティ サイクル。
• コイル構成と、それに給電するドライバー段のリーク電流を加えたもの。
• AgSnO2 と二重接点ブリッジは、単一の微細接点よりも突入電流に耐えられるため、接点の材質と構造。
• 対象市場向けの認証と温度バリエーション: UL TUV CQC RoHS

低電力ラッチングリレーの利点は、設計における 1 つの変更に帰着します。つまり、コイルが継続的な負荷になるのをやめ、短時間のイベントになります。スタンバイ消費の低減、エンクロージャ内の熱の低減、電源の供給量の削減、停電や電圧低下時に接点がその位置を維持するなど、他のすべてのことがそれに続きます。その代償は、パルスドライバー、文書化された州の慣例、そして制御電力が失われたときにリレーが何をすべきかについての明確な答えです。まずこれら 3 つの点を解決すると、部品の比較は主に接点の定格、コイルの構成、認証の問題になります。