幹簧繼電器本質上是可靠的裝置。 但是，不正確的使用會損害可靠性。 凱文·馬利特（Kevin Mallett）解釋了使用不當如何縮短簧片繼電器的壽命並導致過早失效。
當在指定的操作引數內使用時，幹簧繼電器可以執行數百億次操作，而效能變化很小或沒有變化。 例如，每天每小時執行 100 次（24 小時週期）大約需要 1141 年才能達到 10 億次執行的里程碑。 增加操作頻率不應該引起關注，因為達到每分鐘 100 次操作的相同里程碑需要 19 年，而每秒 100 次操作需要近 4 個月。
誠然，您不太可能設計出預期壽命為 1000 年的產品或系統，但我們的觀點是：對於常規開關頻率的大多數應用，您只需要考慮繼電器簧片（如果使用得當）不會超過預期壽命，直到您的系統產品達到其預期壽命。
然而，很難簡單地描述簧片繼電器的可靠性指標。 雖然固態器件（如積體電路 （IC），如數字 IO 緩衝器）的平均故障間隔時間 （MTBF） 表示為估計的故障間隔時間，但幹簧繼電器的預期壽命在很大程度上取決於它所切換的能量和它所傳導的電流。
某些應用要求繼電器在每次工作時切換相同的電壓和電流。 還有一些應用可以在不同的電壓和電流之間切換。
簧片繼電器使用不當可能會導致裝置永久或間歇性故障，並可能損壞與之相關的電路的其他部分（以及擴充套件產品系統）。 但即使在此類故障發生之前，您也可能會看到繼電器效能下降，這可能會對產品和/或系統產生連鎖反應。
永久性故障。
一旦投入使用，簧片繼電器可能發生故障的型別之一是簧片熔斷在一起，導致開關永久閉合。
另一方面，簧片吹氣通常是由熱敏開關引起的（見圖1），即當簧片繼電器使能時（線圈通電，開關觸點閉合），觸點兩端的電動勢產生大電流。 例如，您可以將高電壓切換到低電阻負載。 此外，如果負載具有顯著的電容或電感，則會出現其他問題。
當簧片繼電器的開關閉合時，容性負載將吸收初始大電流（稱為浪湧電流）。
感性負載可能會造成不同型別的問題。 當簧片繼電器的開關觸點斷開時，通常會出現電壓尖峰和大電流。 這是因為反電動勢。
請注意，雖然我們在上面提到了電壓和電流，但可能造成損壞的電壓和電流不一定很高。 關鍵是能量。 例如，正如讀者所知，電容器中能量的表示式之一是 CV2 2。 這意味著充電至5V的1 F電容可以儲存125 J 的能量，足以讓簧片開關粘住。
無論能量釋放的原因是什麼，也無論開關觸點是開啟還是閉合，在熱開關過程中都可能發生電弧。
圖 1：熱切換過程中產生的電弧會損壞簧片。
注意：繼電器也有可能永久無法斷開，即向線圈提供所需的電源將不再導致簧片閉合，但這在很大程度上取決於簧片的設計或製造質量（我們將在第 2 部分中討論）。 也就是說，不正確的使用（溫度和磁相互作用 - 見下文）也會導致觸點無法閉合。
效能下降。 線圈通電時開啟開關，線圈斷電時關閉開關。 開啟或關閉開關所需的時間取決於磁場的強度，而磁場的強度又取決於流過線圈的電流。
為確保電流足夠高，所有簧片繼電器都設計為在一定程度的過載下工作。 一般來說，過載縮短了操作時間，但增加了釋放時間。 這是因為線圈的磁場需要更長的時間才能消失。 圖 2 顯示了過載與操作和釋放時間之間的關係。
圖 2：上圖顯示了磁簧開關的導通和關斷時間如何隨電壓過載而變化。 資料是從 Pickering Electronics 的 109P-1-A-5 2D 簧片繼電器記錄的，該繼電器的標稱線圈電壓為 5V，包含乙個用於反電動勢抑制的二極體。 0%過載相當於2%左右7V，剛好足以閉合觸點。 在 40% 過載的情況下，這相當於 375v。這是繼電器資料表中指定的“必要工作電壓”。 此外，其標稱 5V 相當於 27V 時過載 85%。 或者，換句話說，其標稱 5V 是具有 33% 過載的“必要工作電壓”。
以上資料是在受控環境條件下收集的。 然而，溫度也有影響。 由於繼電器的線圈是銅製的，所以它的溫度係數幾乎為04%，隨著溫度的公升高，銅的電阻也隨之增加。 溫度每公升高 25°C，電阻就會增加 10%。
由於為繼電器線圈供電的電壓可能來自整合穩壓器（IVR 接近恆定），因此通過線圈的電流將減少 10%。
如果您知道繼電器將在明顯高於額定溫度的環境中執行，那麼增加一點過載（電壓）是很好的設計做法。 但請注意，過載過多也會導致額外的發熱。
效能下降的另乙個方面是幹簧開關接觸電阻的增加。
在電子工業中，接觸電阻為 1 或更高被認為是簧片繼電器的使用壽命結束。 但是，這個數字有些武斷，是為了方便起見而選擇的。 對於大多數繼電器，接觸電阻為 01ω。是的，十次肯定是壽命的終結，但實際上，例如，如果在精密儀器中使用繼電器，則為 02.接觸電阻會引起問題。
如果閉合的磁簧開關傳導大量電流，則會引起發熱。 當接觸電阻為0時1 考慮冷開關 2A。 這會產生 400MW 的熱量（即 p = I2R）。 如果接觸電阻高達1，則為4W。
如前所述，熱量會削弱線圈的磁場，因為流過線圈的電流不足（如果不考慮電壓過驅）。 此外，如果開關變得非常熱，它也會失去磁性（基於居里效應）。 當交換機冷卻下來時，可以恢復這些屬性。
但是，如果簧片開關輸入側的電流仍然存在，則器件在返回工作狀態時將處於熱開關狀態，其壽命將縮短。
間歇性故障。
除了效能下降外，簧片繼電器的不正確使用也會導致間歇性故障。 如前所述，溫度可能是乙個問題。 過載不足是另乙個問題，在這方面，雖然簧片繼電器可以正確指定，但如果在需要操作觸點時，PCB（安裝裝置）上的電源電壓下降（線圈通電）的原因，它可能無法關閉。
間歇性故障的另乙個（經常被忽視的）原因是磁干擾。 一種常見的情況是非遮蔽繼電器（我們將在第 2 部分中討論遮蔽），它們在 PCB 上放置得太近。 請參閱圖 3。
圖 3：上圖顯示了彼此靠近的非遮蔽簧片繼電器的磁場如何相互作用。
磁干擾也可能來自變壓器、螺線管、揚聲器或其他具有強磁場的元件。
有趣的是，儘管簧片很軟，它們之間的間隙非常小，但振動幾乎不是間歇性故障的原因。 簧片繼電器的質量非常輕。 注意：Pikering Electronics 的一些鐵路行業客戶已經測試了 50g 的幹簧繼電器，沒有任何故障。
重要。 如果使用不當，簧片繼電器的效能會變差，可靠性會受到影響。 可能會發生間歇性和永久性故障。 為了降低上述情況的風險，我們建議：
確保負載條件（電壓和電流切換）在裝置的整體額定功率範圍內。
考慮電容和/或電感如何影響負載條件。
確保卷tage 施加的 ** 線圈接近裝置的標稱線圈卷tage 並且不受卷tage 的影響tage 穿過驅動器。
請注意可能影響操作的外部影響，尤其是溫度和磁相互作用。
除上述內容外，我們建議您了解哪些操作引數對您的應用很重要，以及哪些因素可能會影響它們。 此外，雖然我們在本文開頭說過，幹簧繼電器在達到其使用壽命之前可以執行數百億次操作，但如果應用程式發現裝置在其指定的操作引數之外執行，則該數字將大大減少。
最後，在確保產品系統的可靠性方面，選擇合適的幹簧繼電器非常重要。 除了額定功率、最大開關電流以及操作和釋放時間等基本規格外，還必須仔細設計和製造裝置。
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