隨著便攜式口袋電子設(shè)備的發(fā)展，功率消耗成為關(guān)鍵問題，如何設(shè)計出更高效能的電子產(chǎn)品將是目前廠商面臨的主要挑戰(zhàn)。常閉（B型）的干簧傳感器和繼電器在正常閉合狀態(tài)消耗零功率。一個自鎖干簧繼電器在設(shè)置或重置觸點(diǎn)狀態(tài)會消耗很少功率；能效設(shè)計者對這一特性非常感興趣。自鎖干簧開關(guān)和傳感器在類似情況下，使用一個永磁的簡單運(yùn)動來改變干簧觸點(diǎn)的狀態(tài)，從而無功率消耗。在一些關(guān)鍵不容出錯的應(yīng)用場合中，即使電源停止或消失了，觸點(diǎn)也能保持正常動作。

MS系列干簧繼電器

干簧技術(shù)在如下這些領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用：

?    需要開關(guān)功能的電池供電設(shè)備；

?    當(dāng)故障產(chǎn)生時閉合開關(guān)并消耗零功率的安全電路；

?    開關(guān)功能需要閉合很長時間且消耗零功率的應(yīng)用；

?    開關(guān)功能閉合或開啟都需要很長時間且消耗零功率的應(yīng)用；

?    低毫伏偏置需求應(yīng)用；

?    口袋電子設(shè)備；

?    電梯控制；

?    運(yùn)輸和儲存環(huán)境；

?    開關(guān)功能需要運(yùn)行在零功率或停電狀態(tài)的場合；

?    安全和警報系統(tǒng)；

?    家用電器。

為了正確理解干簧技術(shù)的功能，需要了解如下四方面基礎(chǔ)內(nèi)容：

1.  常閉干簧傳感器；

2.  常閉干簧繼電器；

3.  自鎖干簧開關(guān)/傳感器；

4.  自鎖干簧繼電器。

A型干簧開關(guān)

干簧開關(guān)自然狀態(tài)是常開條件狀態(tài)，典型被稱作單刀單擲（SPST），或A型。

兩個干簧開關(guān)引線為磁鐵，被密封在玻璃容器內(nèi)。當(dāng)常開干簧開關(guān)遇到磁場，觸點(diǎn)將閉合。觸點(diǎn)將在磁場環(huán)境維持時一直保持閉合。一旦磁場消失，觸點(diǎn)將會打開。在閉合的時間將會消耗能量，從功耗角度要使其盡量小。

C型干簧開關(guān)

單刀雙擲（SPDT）或C型

沒有磁場時，公共觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)保持接觸連接狀態(tài)。干簧開關(guān)在常閉狀態(tài)消耗零功率。當(dāng)出現(xiàn)磁場時，公共觸點(diǎn)從常閉觸點(diǎn)處移動到常開觸點(diǎn)，干簧繼電器100%消耗功率。一旦磁場消失，公共觸點(diǎn)又回到常閉觸點(diǎn)位置。

常閉（B型）干簧開關(guān)和傳感器

由于A型開關(guān)自然狀態(tài)是開啟狀態(tài)，我們需要采用一個永磁來保持干簧觸點(diǎn)的閉合狀態(tài)。偏磁磁性必須比正常開啟條件下閉合觸點(diǎn)的接通（或工作）mT級磁場強(qiáng)。

在這種情況下，磁的極性不重要。為了打開觸點(diǎn)，永磁鐵必須具有和偏置磁性強(qiáng)度大小接近、極性相反，或磁性強(qiáng)度更強(qiáng)。

常閉（B型）干簧繼電器

有一些應(yīng)用，干簧繼電器觸點(diǎn)需要閉合很長時間，只有故障發(fā)生時觸點(diǎn)才打開。常閉（B型）干簧繼電器最適合此應(yīng)用。在閉合位置，線圈不消耗功率，這很適合應(yīng)用于電量有限的電池供電設(shè)備。

當(dāng)線圈加電，產(chǎn)生和偏置磁性相反的磁極，并且具有足夠克服偏置磁場強(qiáng)度大小的磁強(qiáng)，將使得觸點(diǎn)打開。

B型順序

下圖是B型干簧繼電器的工作順序。

第一步，選擇干簧開關(guān)，磁強(qiáng)性能為接通4mT，釋放2mT；

第二部，增加偏置磁場，磁強(qiáng)5mT，超過干簧開關(guān)的接通門限，觸點(diǎn)將閉合，圖中點(diǎn)1；

第三步，線圈加一個4mT的反向磁場，兩個磁場的磁強(qiáng)疊加結(jié)果為1mT，磁強(qiáng)低于干簧開關(guān)的釋放磁強(qiáng)，引起觸點(diǎn)打開，圖中點(diǎn)2所示；

第四步，線圈關(guān)閉，觸點(diǎn)將閉合，因?yàn)榇艔?qiáng)重新回到5mT。

加到B型繼電器的線圈電壓極性決定了線圈的磁極。電壓極性由設(shè)計者決定并標(biāo)識在繼電器上。加相反的電壓將使繼電器出現(xiàn)故障，直到正確的電壓出現(xiàn)為止。電壓太高時，可以引起觸點(diǎn)重閉合。一般來說，重閉合電壓超過正常電壓的50%。這意味著，在5V正常供電B型繼電器上加7.5V電壓將引起觸點(diǎn)重閉合。

自鎖干簧繼電器/干簧傳感器

自鎖干簧繼電器/干簧傳感器有兩種狀態(tài)：未閉鎖狀態(tài)（或開啟狀態(tài)）和自鎖狀態(tài)（或閉合狀態(tài)）。在每種狀態(tài)下，均無功率消耗需要。

自鎖產(chǎn)生于干簧開關(guān)接通和釋放點(diǎn)之間的遲滯現(xiàn)象。如圖所示，接通磁性越大，遲滯現(xiàn)象越大。遲滯現(xiàn)象越大，從設(shè)計者角度來說，確定自鎖和非自鎖磁性點(diǎn)就越容易。一個永磁需要用來偏置干簧開關(guān)，允許它工作在自鎖模式。

自鎖干簧繼電器

一個自鎖干簧繼電器使用一個A型干簧開關(guān)和一個永磁相結(jié)合

在這種狀態(tài)，干簧開關(guān)可以在常開狀態(tài)或常閉狀態(tài)。處于哪種狀態(tài)依賴于上次遇到的磁場情況。如果是開啟狀態(tài)，當(dāng)加入具有正確磁極的磁場脈沖時，觸點(diǎn)將會改變?yōu)槌ｉ]狀態(tài)。一旦脈沖磁場消失，干簧開關(guān)將保持閉合狀態(tài)，直到另一個具有相反磁極的磁場脈沖加進(jìn)來。當(dāng)在這種閉合狀態(tài)時，一直都沒有功率消耗。

通常，2ms脈沖足夠改變繼電器觸點(diǎn)狀態(tài)。因此，當(dāng)閉合和開啟觸點(diǎn)時，會產(chǎn)生熱量，但該熱量產(chǎn)生的熱偏置電壓足夠小。

自鎖和解鎖順序

為了更好理解自鎖和解鎖。選擇一個干簧開關(guān)，觸點(diǎn)閉合（接通）磁強(qiáng)點(diǎn)4mT ，觸點(diǎn)打開（釋放）磁強(qiáng)點(diǎn)等于或低于2mT。設(shè)置偏置磁場強(qiáng)度為3mT。我們順序演示一個全周期工作過程。接通和釋放點(diǎn)保持固定值直線。

狀態(tài)1：偏置磁場一直存在，3mT，觸點(diǎn)開啟；

狀態(tài)2：加外部磁場（可以來自線圈或永磁鐵），2mT，疊加磁場為5mT，超過4mT門限，觸點(diǎn)閉合；

狀態(tài)3：移走外部磁場，只留偏置磁場。磁強(qiáng)仍在釋放點(diǎn)之上，于是，隨著外部磁場移走，觸點(diǎn)保持閉合；

狀態(tài)4：加反向外部磁場，疊加磁場為1mT。低于釋放門限，觸點(diǎn)打開；

狀態(tài)5：移走反向外部磁場，只留偏置磁場，觸點(diǎn)保持在開啟狀態(tài)。

在這個例子中，我們可以自鎖和解鎖觸點(diǎn)。上述完整周期說明，我們可以通過改變磁極方向來達(dá)到改變觸點(diǎn)狀態(tài)。可以使用兩個線圈或改變單線圈的極性。如果是前者，成本增加；后者來說，則需要更多電路來改變極性。

使用自鎖干簧開關(guān)

自鎖干簧開關(guān)和上述情況一致，干簧開關(guān)用一個永磁鐵進(jìn)行偏置。但是，是使用另一種帶有不同極性的永磁鐵代替線圈。

當(dāng)永磁鐵移除時，觸點(diǎn)保持閉合，一直閉合直到反向極性的永磁鐵出現(xiàn)并接近偏置磁強(qiáng)。這和前面介紹的自鎖干簧繼電器類似。永磁鐵不消耗任何電能。因此減少了用電、設(shè)計電路和時間電路的需求。干簧開關(guān)的狀態(tài)不使用功率（不像霍爾傳感器），嚴(yán)格依賴磁鐵進(jìn)入和離開影響區(qū)域的運(yùn)動。和自鎖干簧繼電器類似，可以用一個或兩個磁鐵來改變觸點(diǎn)狀態(tài)。

使用一個磁鐵：一旦一個永磁鐵被移入并接近干簧開關(guān)，觸點(diǎn)閉合。當(dāng)永磁鐵移出時，觸點(diǎn)保持閉合。永磁鐵接著需要旋轉(zhuǎn)來顛倒極性。當(dāng)磁鐵再次移到接近干簧偏置磁性時，觸點(diǎn)將被打開。使用兩個磁鐵：使用一個磁鐵靠近一個方向來閉合觸點(diǎn)形成自鎖，然后移出時解鎖。磁性相反的磁鐵隨后從另一個方向接近，開啟觸點(diǎn)。

自鎖干簧開關(guān)可以使一個磁性系統(tǒng)達(dá)到極好的平衡，尤其當(dāng)附近有其它鐵磁材料時。一個采用自鎖干簧開關(guān)的應(yīng)用毫無疑問將成為最好的設(shè)計選擇。

總結(jié)

當(dāng)觸點(diǎn)會在閉合狀態(tài)保持很長時間，功耗也是一個考慮因素時，使用B型干簧傳感器或干簧繼電器可能是最好的解決方案。隨著低功率部件的需求與日增多時，無論是在開啟或閉合狀態(tài)時，自鎖干簧開關(guān)或自鎖干簧繼電器將是最好的選擇。另外，當(dāng)釋放觸點(diǎn)不需要消耗功率時，自鎖常閉干簧開關(guān)是最好的選擇。Standex-Meder為用戶提供了多款自鎖干簧繼電器解決方案，包括MK03圓柱系列、MK04螺絲安裝系列、MK24 J型引腳系列等。