【導讀】幹(gan)簧(huang)管(guan)相(xiang)比(bi)於(yu)阻(zu)容(rong)感(gan)以(yi)及(ji)二(er)三(san)極(ji)管(guan)來(lai)說(shuo)屬(shu)於(yu)小(xiao)眾(zhong)產(chan)品(pin)，沒(mei)有(you)接(jie)觸(chu)或(huo)應(ying)用(yong)到(dao)的(de)對(dui)於(yu)其(qi)名(ming)字(zi)都(dou)很(hen)陌(mo)生(sheng)，但(dan)是(shi)其(qi)年(nian)銷(xiao)售(shou)以(yi)億(yi)為(wei)單(dan)位(wei)的(de)銷(xiao)售(shou)數(shu)量(liang)又(you)體(ti)現(xian)其(qi)所(suo)在(zai)應(ying)用(yong)領(ling)域(yu)的(de)普(pu)遍(bian)性(xing)。

幹簧管結構

幹簧管又叫磁簧開關
，是通過所施加磁場來動作的電開關。主要6個部分構成，分別為：玻璃管
、簧片、接觸片、密封氣體、引腳玻璃密封
、引腳。

簧片：由鐵鎳兩種金屬構成，比例約為51%與49%
，引腳表麵鍍錫，接觸塗層在幾個微米以內
，觸點上鍍由銠或釕來提升其切換壽命，在銠裏麵還會鍍有錳、鈦等塗層。

接觸間隙：兩個簧片間隙通常在幾個微米到幾十微米之間
，間隙的大小與其靈敏度相關，越大的間隙靈敏度越低，但其承受的負載能力越強；反之
，間隙越小靈敏度越高，負載能力越弱。

密封氣體：一般是幹燥的氮氣
，大部分充氮能承受200V直流

，部分加壓的幹簧管可以承受250V，真空幹簧管可以大幅提高開關電壓至1000V。

玻璃管：熱膨脹係數與導線匹配；保持密封；顏色偏綠是因為參雜鐵
，目的是增加紅外線吸收能力便於密封。

工作原理

幹(gan)簧(huang)管(guan)工(gong)作(zuo)原(yuan)理(li)相(xiang)對(dui)比(bi)較(jiao)簡(jian)單(dan)，兩(liang)片(pian)端(duan)點(dian)處(chu)重(zhong)疊(die)的(de)可(ke)磁(ci)化(hua)的(de)簧(huang)片(pian)密(mi)封(feng)於(yu)一(yi)玻(bo)璃(li)管(guan)中(zhong)
，兩(liang)簧(huang)片(pian)呈(cheng)交(jiao)疊(die)狀(zhuang)且(qie)間(jian)隔(ge)有(you)一(yi)小(xiao)段(duan)空(kong)隙(xi)，這(zhe)兩(liang)片(pian)簧(huang)片(pian)上(shang)的(de)觸(chu)點(dian)上(shang)鍍(du)有(you)層(ceng)很(hen)硬(ying)的(de)金(jin)屬(shu)，通(tong)常(chang)都(dou)是(shi)銠(lao)或(huo)釕(liao)，這(zhe)層(ceng)硬(ying)金(jin)屬(shu)大(da)大(da)提(ti)升(sheng)了(le)切(qie)換(huan)次(ci)數(shu)及(ji)產(chan)品(pin)壽(shou)命(ming)。玻(bo)璃(li)管(guan)中(zhong)裝(zhuang)填(tian)有(you)高(gao)純(chun)度(du)的(de)惰(duo)性(xing)氣(qi)體(ti)(如氮氣)，部份幹簧開關為了提升其高壓性能
，更會把內部做成真空狀態。

對dui於yu常chang開kai式shi幹gan簧huang管guan，簧huang片pian的de作zuo用yong相xiang當dang與yu一yi個ge磁ci通tong導dao體ti，在zai尚shang未wei操cao作zuo時shi，兩liang片pian簧huang片pian並bing未wei接jie觸chu。在zai通tong過guo永yong久jiu磁ci鐵tie或huo電dian磁ci線xian圈quan產chan生sheng的de磁ci場chang時shi，外wai加jia的de磁ci場chang使shi兩liang片pian簧huang片pian端duan點dian位wei置zhi附fu近jin產chan生sheng不bu同tong的de極ji性xing, 當磁力超過簧片本身的彈力時，這兩片簧片會吸合導通電路。當磁場減弱或消失後,幹簧片由於本身的彈性而釋放，觸麵就會分開從而斷開電路。

如下圖所示幹簧管周圍的磁場磁化幹簧管的引腳，引腳被磁化後形成磁極相反的兩極（北極和南極），北極南極簧片互相吸合。

常用術語

●  幹簧管是磁動作器件
，因此其單位用AT值，指的是測試線圈匝數乘以電流值。

●  PI(Pull-in)值：是使兩個簧片由斷開轉閉合時的AT值，即閉合值

●  DO(Drop-out)值：兩個簧片由閉合轉斷開時對應的AT值，即釋放值。

●  接觸電阻：簧片閉合時構成導通路徑，其接觸阻抗通常為毫歐或者歐姆。

●  下圖是一個典型的開合狀態示意，當磁鐵靠近時簧片閉合，磁鐵遠離時簧片斷開。

幹簧管優勢

●  無接觸感應

●  零功耗

●  可帶負載

●  高可靠性

●  性價比高

●  無EMC

開關次數

●  不同於其它機電式開關
，幹簧管機械壽命可達10億次以上。

●  壽命取決於：電子負載
、開關方式
、開關靈敏度、磁力傳動

●  典型壽命在千萬次以上。

●  嚴苛負載也能承受萬次以上。

典型應用

櫃gui門men位wei置zhi檢jian測ce，比bi如ru冰bing箱xiang門men位wei置zhi傳chuan感gan
，當dang冰bing箱xiang門men打da開kai時shi
，冰bing箱xiang裏li麵mian的de燈deng會hui打da開kai來lai照zhao亮liang其qi內nei隔ge室shi，為wei了le完wan成cheng該gai動dong作zuo，需xu要yao一yi個ge檢jian測ce開kai關guan，此ci開kai關guan可ke以yi由you幹gan簧huang管guan或huo霍huo爾er開kai關guan實shi現xian。安an裝zhuang方fang式shi為wei幹gan簧huang管guan放fang置zhi於yu冰bing箱xiang框kuang架jia上shang，磁ci觸chu發fa器qi放fang置zhi於yu門men上shang。當dang門men打da開kai時shi，磁ci場chang原yuan理li幹gan簧huang管guan本ben體ti，幹gan簧huang管guan斷duan開kai，此ci時shi微wei控kong製zhi器qi利li用yong反fan向xiang邏luo輯ji打da開kai燈deng。

洗(xi)衣(yi)機(ji)櫃(gui)門(men)開(kai)關(guan)檢(jian)測(ce)也(ye)是(shi)一(yi)樣(yang)道(dao)理(li)，無(wu)需(xu)供(gong)電(dian)端(duan)口(kou)的(de)特(te)性(xing)使(shi)其(qi)能(neng)夠(gou)減(jian)少(shao)對(dui)於(yu)電(dian)路(lu)的(de)要(yao)求(qiu)。洗(xi)衣(yi)機(ji)的(de)一(yi)個(ge)重(zhong)要(yao)功(gong)能(neng)就(jiu)是(shi)知(zhi)道(dao)什(shen)麼(me)時(shi)候(hou)送(song)水(shui)
，什(shen)麼(me)時(shi)候(hou)抽(chou)水(shui)，不(bu)同(tong)是(shi)清(qing)洗(xi)方(fang)式(shi)取(qu)決(jue)於(yu)水(shui)位(wei)。幹(gan)簧(huang)管(guan)作(zuo)為(wei)漂(piao)浮(fu)傳(chuan)感(gan)的(de)一(yi)個(ge)產(chan)品(pin)，在(zai)杆(gan)上(shang)裝(zhuang)幹(gan)簧(huang)管(guan)，在(zai)浮(fu)板(ban)上(shang)嵌(qian)入(ru)磁(ci)鐵(tie)，當(dang)水(shui)位(wei)改(gai)變(bian)時(shi)
，浮(fu)板(ban)可(ke)以(yi)上(shang)下(xia)移(yi)動(dong)，通(tong)過(guo)磁(ci)鐵(tie)的(de)上(shang)下(xia)移(yi)動(dong)可(ke)以(yi)感(gan)應(ying)幹(gan)簧(huang)管(guan)，從(cong)而(er)起(qi)到(dao)位(wei)置(zhi)檢(jian)測(ce)的(de)作(zuo)用(yong)。對(dui)於(yu)不(bu)同(tong)水(shui)位(wei)檢(jian)測(ce)的(de)要(yao)求(qiu)可(ke)以(yi)在(zai)杠(gang)上(shang)布(bu)置(zhi)幾(ji)組(zu)幹(gan)簧(huang)管(guan)來(lai)實(shi)現(xian)。該(gai)水(shui)位(wei)檢(jian)測(ce)方(fang)式(shi)同(tong)樣(yang)適(shi)用(yong)於(yu)油(you)箱(xiang)液(ye)位(wei)檢(jian)測(ce)。

tongguowaibaofengdefangshikeyizuochengganhuangguanchuanganqi，tongshikeyitigaoqijixieyingli，gaishanboliguanpengzhuangyisuidewenti
，xiatubaganhuangguanbaofengyuchuanganqinei

，bacitiebaofengzaizhixingqinei。

如前麵所提，幹簧管是磁感應產品，磁鐵感應是其一，另外一種就是通電線圈產生的磁場感應

，可以用於做幹簧管繼電器。

電動汽車應用

之zhi前qian有you篇pian文wen章zhang介jie紹shao過guo高gao壓ya絕jue緣yuan檢jian測ce方fang法fa與yu與yu固gu態tai繼ji電dian器qi方fang案an，詳xiang細xi介jie紹shao了le絕jue緣yuan檢jian測ce方fang案an與yu固gu態tai繼ji電dian器qi的de應ying用yong。固gu態tai繼ji電dian器qi作zuo為wei半ban導dao體ti產chan品pin，其qi相xiang應ying速su度du較jiao快kuai，沒mei有you機ji械xie老lao化hua問wen題ti，但dan是shi作zuo為wei半ban導dao體ti有you其qi局ju限xian性xing，主zhu要yao體ti現xian在zai絕jue緣yuan耐nai壓ya環huan節jie，通tong常chang其qi內nei部buMOSFET耐壓在1500V以下。

對於電動車應用，GB/T 18384.3-2015 電動汽車安全要求第3部分:人員觸電防護，裏麵有對於電壓等級進行了定義。對於電氣元件或電路，其最大工作電壓直流在60-1500Vdc，交流30-1000Vac定義為B級電壓，應防止人員與B級電壓電路的帶電部分直接接觸。防護方式為：帶電部分的基本絕緣；遮攔或外殼
，防止接近帶電部分，其中遮攔或外殼可以是導體也可以是絕緣體。

關於絕緣電阻檢測

檢測電壓為回路鍾最大工作電壓，因此對於繼電器的要求是能正常開關最大工作電壓，通常在1000Vdc以下。

傳導連接到電網的組件試驗電壓，應使用50-60Hz交流試驗電壓1min。

●  采用基本絕緣

，施加(2U+1000)Vrms交流電壓。

●  采用雙重絕緣或加強絕緣
，施加(2U+3250)Vrms交流電壓。

其中U為組件工作最大電壓，等效直流試驗電壓為交流電源的1.414倍。

連接到電網的試驗電壓要求繼電器在斷開時能承受該電壓而不被擊穿
，即對於繼電器的斷開時的觸點擊穿耐壓要求。

從(cong)上(shang)麵(mian)兩(liang)個(ge)試(shi)驗(yan)電(dian)壓(ya)的(de)要(yao)求(qiu)可(ke)以(yi)看(kan)出(chu)來(lai)
，絕(jue)緣(yuan)檢(jian)測(ce)對(dui)於(yu)電(dian)壓(ya)要(yao)求(qiu)主(zhu)要(yao)分(fen)為(wei)工(gong)作(zuo)電(dian)壓(ya)開(kai)關(guan)與(yu)擊(ji)穿(chuan)電(dian)壓(ya)的(de)要(yao)求(qiu)，因(yin)此(ci)單(dan)純(chun)的(de)固(gu)態(tai)繼(ji)電(dian)器(qi)能(neng)滿(man)足(zu)絕(jue)緣(yuan)電(dian)阻(zu)電(dian)壓(ya)，但(dan)是(shi)沒(mei)能(neng)滿(man)足(zu)擊(ji)穿(chuan)高(gao)電(dian)壓(ya)的(de)要(yao)求(qiu)
，此(ci)時(shi)就(jiu)需(xu)要(yao)搭(da)配(pei)機(ji)電(dian)繼(ji)電(dian)器(qi)或(huo)者(zhe)幹(gan)簧(huang)管(guan)繼(ji)電(dian)器(qi)。

相比於機電繼電器，幹簧管主要優勢有：

·        高擊穿電壓

·        百萬次壽命

·        動作時間短
，1ms以下

·        極低漏電流

機電繼電器是絕緣檢測回路裏麵最常用的器件
，對於可靠性與壽命要求高的應用
，固態繼電器與幹簧管繼電器是比較好的方案。

作者：Littelfuse客戶經理Rambo Liu

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