瞭解閂鎖繼電器和非閂鎖繼電器的差異

繼電器至今仍是現代電子系統的基礎組件，能在工業、商業、消費型應用中可靠地控制電路。在暖通空調系統、智慧基礎設施、工業自動化、電源管理中，繼電器都能提供簡單而有效的方法，切換負載和隔離控制訊號。系統不斷要求更高的效率和可靠性，選擇合適的繼電器類型顯得更重要。

非閂鎖繼電器只有在線圈持續施加電流時才會保持啟動，而閂鎖繼電器即使斷電也會保持其位置。不同類型的繼電器具有不同的工作原理，都有適合的特定應用。工程師若能瞭解如何使用及選用各繼電器，則可在設計中最佳化效能和能源運用。

這兩種類型的繼電器在各產業中都同樣關鍵；Same Sky 支援各種繼電器解決方案。本文概述核心差異、優勢、限制，以及實際實作指引。

繼電器基礎：快速回顧

在比較不同類型的繼電器之前，先回顧一下機電繼電器的工作原理。典型的繼電器包括：

• 通電後能產生磁場的線圈
• 用於開啟或關閉觸點的電樞
• 在非閂鎖式設計中，讓電樞回歸預設位置的彈簧

觸點配置亦不相同，如單極單擲 (SPST) 和單極雙擲 (SPDT) 配置，為電路設計提供靈活性。由於繼電器為機械運動，因此並非瞬時切換。影響效能的幾項計時特性包含：

• 作業時間：線圈通電到觸點移動之間的延遲時間
• 釋放時間：斷電後恢復到預設狀態所需的時間
• 觸點跳動：在切換過程中快速、短暫的波動
• 最小脈衝寬度：繼電器可靠致動所需的最短脈衝

這些參數在快速切換系統和使用閂鎖繼電器的設計中尤其重要。

非閂鎖繼電器說明

非閂鎖繼電器，也稱為單穩態繼電器，只有單一穩定狀態，需持續的線圈電流以保持致動。一旦斷電，內部彈簧會使觸點回歸到原始位置。

這種特性使其非常適合注重安全性的系統，能符合需求，在斷電時恢復到已知狀態。此外，也很容易實作，因為其驅動電路相對簡單且符合成本效益。然而，持續通電的線圈會增加功耗，且一段時間過後，線圈內會積聚熱能，如果處理不當，可能會影響使用壽命。

圖1：典型非閂鎖繼電器的橫截面圖。(圖片來源：Same Sky)

閂鎖繼電器說明

閂鎖繼電器，或稱為雙穩態繼電器，無需持續供電即可保持其最後一次切換後的狀態。這是由永久磁鐵或機械閂鎖，將電樞固定到位而達成。若要改變狀態，則使用短暫的電脈衝，

這種設計有助於明顯提升效率。由於線圈僅短暫通電，能將待機功耗降至最低，且降低熱應力。閂鎖繼電器特別適合斷電時需保持狀態的應用。

不過，這些優勢也伴隨著一些缺失。驅動電路將會更複雜，特別是針對需要極性反轉的單線圈設計。此外，依賴永久磁鐵的設計可能易受過電流或機械衝擊影響，降低可靠性。

圖 2：典型閂鎖繼電器的橫截面。(圖片來源：Same Sky)

閂鎖繼電器分為單線圈閂鎖和雙線圈閂鎖設計，兩者在沒有持續通電的情況下都能保持其位置，不同之處在於其控制方式。

• 單線圈設計使用同一線圈進行繼電器的設定和重置。若要切換狀態，需要反轉施加電壓的極性。
• 雙線圈設計使用兩個獨立的線圈，分別用於設定和重置。

雖然雙線圈繼電器需要更多引腳和稍大的空間，但無須進行極性反轉，可簡化控制電路。

閂鎖繼電器和非閂鎖繼電器的比較

表 1 簡要說明兩種繼電器類型的主要差異。

表 1：常見繼電器設計的主要差異。(圖片來源：Same Sky)

繼電器可靠整合的最佳實務

即使是高品質的繼電器，也需要適當的設計才能確保達到長期可靠性。完善的實作可以明顯提高系統效能和使用壽命。

對於使用直流線圈的非閂鎖繼電器，必須在線圈兩端並聯一個返馳式二極體。這有助於抑制斷電過程中產生的電壓尖波，進而保護周圍的電子裝置。控制湧入電流也很重要，尤其是在切換電容性或磁化負載時，這些負載在啟動時會產生很大的電流突波。

閂鎖繼電器必須精準控制致動脈衝。在單線圈設計中，使用專用驅動 IC 或 H 橋，可以簡化控制並確保穩定運作。脈衝時間必須謹慎管理：脈衝太短可能無法致動繼電器，太長則會浪費能量並增加熱應力。若是應用會暴露於振動或衝擊，可能需要採用額外的機械措施防止意外切換。

這兩種繼電器皆可採用一般的最佳實務，包括接觸負載降額、確保適當的熱管理，以及在高濕度或多灰塵的惡劣環境中採用密封設計。

為您的應用選擇合適的繼電器

在選擇閂鎖繼電器或非閂鎖繼電器前，需先瞭解系統需求。關鍵考量因素包括線圈電壓、可用電流、觸點額定值、環境條件。絕對要採取適當的降額措施，避免組件在最大極限中運作。

以下引導問題能協助簡化選擇：

• 系統在斷電後需恢復預設狀態嗎？非閂鎖式
• 繼電器在斷電期間需保持其狀態嗎？閂鎖式
• 重視最低待機功耗嗎？閂鎖式
• 首要考量是簡單的驅動電路嗎？非閂鎖式

結論

選擇閂鎖繼電器和非閂鎖繼電器時，需要在效率、控制複雜性、應用要求之間取得平衡。非閂鎖繼電器操作簡單，具有固有的自動防故障特性，而閂鎖繼電器則具有降低功耗和保持狀態的特點。

Same Sky 的產品組合涵蓋兩種類型的繼電器，為工程師提供靈活的選擇，以滿足各種設計需求。這包括用於低電流切換的訊號繼電器和用於高電流切換的功率繼電器。