继电器的高阶应用及起火预防

继电器通俗来讲就是一个开关，只不过这个开关是由磁场的力来推动的，磁场是由电产生的。我们都知道磁铁可以吸住铁，但是磁铁上的磁性是永久的，又称永磁体。只要遇到铁就吸附，不能控制，若是磁性能控制那么就可以做来当继电器了。

永磁铁

丹麦物理学家奥斯特在1820年无意间发现了“电生磁”的现象，即线圈通电后会产生磁场，将磁性金属（比如铁）放入线圈就变成了电磁铁，可以吸附磁性金属产生力，这个力就可以通过杠杆撬动开关，使开关的触点接触或不接触。也就是说继电器内部是一个电磁铁+一个机械开关，然后封装一体。

继电器内部图

继电器关键就是触点，触点是用来开关回路的，会有两个状态：开和关。在开通有时会产生大电流，比如有电容的回路，在开通的瞬间产生很大的冲击电流，很容易将触点烧坏，所以继电器会有一个最大电流限制，触点使用不同的材料其电流抗冲击能力也是不同的。

常用触点材料

常用的触点材料有银氧化镍（AgNi）和银氧化锡（AgSnO2），其应用用特性见上表，在不同的应用场景来进行选择，千万不要乱选。当然还有一些要求比较高的，比如要求开关寿命1亿次级别，这时触点通常就需要镀金，这里面有一个误区，就是很多人喜欢用大电流的继电器去应用在小电流的开关通断，这是不对的，在一些比较严谨的厂家就会给出最低电流要求，比如10A的继电器通断电流需要大于100mA。因为这些触点在小电流流过时，其电流效应不足，容易出现接触不良，跟常用的开关也一样，一定要有最小电流参数。

压力锅上的压力开关

以前的电压力锅上，压力都是用机械的压力开关来切断电源，后来压力锅升级换代后采用电子式控制，但是压力开关还继续不变，机械式压力锅是直接控制大电流负载，而电子式改为继电器控制，压力开关只作为压力检测，接到不足1mA的弱电回路中，供CPU检测信号，这样的失效率自然就会增加，而且非常危险，这也都是工程师对触点类开关认识不足导致。

继电器是一个非常容易损坏的器件，大部分的应用都是在大电流的切换，在开通瞬间会有电流损伤，在关断的瞬间就会拉弧放电打火，使触点烧灼，最严重的就是起火，这在产品里是非常严重的，轻者电器烧毁，重则产生火灾，马虎不得。

起火

所以在电路设计里通常需要加入零点检测，使触点在市电的过零点进行触点切换，也相当于触点经过的电流和电压都降低的情况下开关继电器，减小电弧，提高继电器的寿命，并大大降低起火的风险。

市电零点开/关

当然，并不是电路检测到零点后，就控制继电器开或关。因为继电器的线圈从通电到触点动作需要时间，一般继电器会给出这个参数比如《8ms之类，所以在检测到零点后需要算上延时时间，这样才能准确定位到触点零点开通。但是每一个继电器的延迟时间并不是固定的，有些偏差还很大，常用的做法就是取一个中间值，有些要求高的场合就添加一路信号，用于检测继电器的延时时间，软件和硬件配合，比较复杂。经过复杂的设计后，继电器的要求就不需要那么高了，继电器也就普通低成本物料即可，这就是所谓的用最牛逼的工程师+最好的设计+最廉价的物料；还有一种做法就是用最好的继电器+傻逼的设计+普通工程师，这两种方式没有对错，也不要争论。