干簧继电器本质上是可靠的设备。 但是，不正确的使用会损害可靠性。 凯文·马利特（Kevin Mallett）解释了使用不当如何缩短簧片继电器的寿命并导致过早失效。
当在指定的操作参数内使用时，干簧继电器可以执行数百亿次操作，而性能变化很小或没有变化。 例如，每天每小时运行 100 次（24 小时周期）大约需要 1141 年才能达到 10 亿次运行的里程碑。 增加操作频率不应该引起关注，因为达到每分钟 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 个月。
诚然，您不太可能设计出预期寿命为 1000 年的产品或系统，但我们的观点是：对于常规开关频率的大多数应用，您只需要考虑继电器簧片（如果使用得当）不会超过预期寿命，直到您的系统产品达到其预期寿命。
然而，很难简单地描述簧片继电器的可靠性指标。 虽然固态器件（如集成电路 （IC），如数字 IO 缓冲器）的平均故障间隔时间 （MTBF） 表示为估计的故障间隔时间，但干簧继电器的预期寿命在很大程度上取决于它所切换的能量和它所传导的电流。
某些应用要求继电器在每次工作时切换相同的电压和电流。 还有一些应用可以在不同的电压和电流之间切换。
簧片继电器使用不当可能会导致设备永久或间歇性故障，并可能损坏与之相关的电路的其他部分（以及扩展产品系统）。 但即使在此类故障发生之前，您也可能会看到继电器性能下降，这可能会对产品和/或系统产生连锁反应。
永久性故障。
一旦投入使用，簧片继电器可能发生故障的类型之一是簧片熔断在一起，导致开关永久闭合。
另一方面，簧片吹气通常是由热敏开关引起的（见图1），即当簧片继电器使能时（线圈通电，开关触点闭合），触点两端的电动势产生大电流。 例如，您可以将高电压切换到低电阻负载。 此外，如果负载具有显着的电容或电感，则会出现其他问题。
当簧片继电器的开关闭合时，容性负载将吸收初始大电流（称为浪涌电流）。
感性负载可能会造成不同类型的问题。 当簧片继电器的开关触点断开时，通常会出现电压尖峰和大电流。 这是因为反电动势。
请注意，虽然我们在上面提到了电压和电流，但可能造成损坏的电压和电流不一定很高。 关键是能量。 例如，正如读者所知，电容器中能量的表达式之一是 CV2 2。 这意味着充电至5V的1 F电容可以存储125 J 的能量，足以让簧片开关粘住。
无论能量释放的原因是什么，也无论开关触点是打开还是闭合，在热开关过程中都可能发生电弧。
图 1：热切换过程中产生的电弧会损坏簧片。
注意：继电器也有可能永久无法断开，即向线圈提供所需的电源将不再导致簧片闭合，但这在很大程度上取决于簧片的设计或制造质量（我们将在第 2 部分中讨论）。 也就是说，不正确的使用（温度和磁相互作用 - 见下文）也会导致触点无法闭合。
性能下降。 线圈通电时打开开关，线圈断电时关闭开关。 打开或关闭开关所需的时间取决于磁场的强度，而磁场的强度又取决于流过线圈的电流。
为确保电流足够高，所有簧片继电器都设计为在一定程度的过载下工作。 一般来说，过载缩短了操作时间，但增加了释放时间。 这是因为线圈的磁场需要更长的时间才能消失。 图 2 显示了过载与操作和释放时间之间的关系。
图 2：上图显示了磁簧开关的导通和关断时间如何随电压过载而变化。 数据是从 Pickering Electronics 的 109P-1-A-5 2D 簧片继电器记录的，该继电器的标称线圈电压为 5V，包含一个用于反电动势抑制的二极管。 0%过载相当于2%左右7V，刚好足以闭合触点。 在 40% 过载的情况下，这相当于 375v。这是继电器数据表中指定的“必要工作电压”。 此外，其标称 5V 相当于 27V 时过载 85%。 或者，换句话说，其标称 5V 是具有 33% 过载的“必要工作电压”。
以上数据是在受控环境条件下收集的。 然而，温度也有影响。 由于继电器的线圈是铜制的，所以它的温度系数几乎为04%，随着温度的升高，铜的电阻也随之增加。 温度每升高 25°C，电阻就会增加 10%。
由于为继电器线圈供电的电压可能来自集成稳压器（IVR 接近恒定），因此通过线圈的电流将减少 10%。
如果您知道继电器将在明显高于额定温度的环境中运行，那么增加一点过载（电压）是很好的设计做法。 但请注意，过载过多也会导致额外的发热。
性能下降的另一个方面是干簧开关接触电阻的增加。
在电子工业中，接触电阻为 1 或更高被认为是簧片继电器的使用寿命结束。 但是，这个数字有些武断，是为了方便起见而选择的。 对于大多数继电器，接触电阻为 01ω。是的，十次肯定是寿命的终结，但实际上，例如，如果在精密仪器中使用继电器，则为 02.接触电阻会引起问题。
如果闭合的磁簧开关传导大量电流，则会引起发热。 当接触电阻为0时1 考虑冷开关 2A。 这会产生 400MW 的热量（即 p = I2R）。 如果接触电阻高达1，则为4W。
如前所述，热量会削弱线圈的磁场，因为流过线圈的电流不足（如果不考虑电压过驱）。 此外，如果开关变得非常热，它也会失去磁性（基于居里效应）。 当交换机冷却下来时，可以恢复这些属性。
但是，如果簧片开关输入侧的电流仍然存在，则器件在返回工作状态时将处于热开关状态，其寿命将缩短。
间歇性故障。
除了性能下降外，簧片继电器的不正确使用也会导致间歇性故障。 如前所述，温度可能是一个问题。 过载不足是另一个问题，在这方面，虽然簧片继电器可以正确指定，但如果在需要操作触点时，PCB（安装设备）上的电源电压下降（线圈通电）的原因，它可能无法关闭。
间歇性故障的另一个（经常被忽视的）原因是磁干扰。 一种常见的情况是非屏蔽继电器（我们将在第 2 部分中讨论屏蔽），它们在 PCB 上放置得太近。 请参阅图 3。
图 3：上图显示了彼此靠近的非屏蔽簧片继电器的磁场如何相互作用。
磁干扰也可能来自变压器、螺线管、扬声器或其他具有强磁场的组件。
有趣的是，尽管簧片很软，它们之间的间隙非常小，但振动几乎不是间歇性故障的原因。 簧片继电器的质量非常轻。 注意：Pikering Electronics 的一些铁路行业客户已经测试了 50g 的干簧继电器，没有任何故障。
重要。 如果使用不当，簧片继电器的性能会变差，可靠性会受到影响。 可能会发生间歇性和永久性故障。 为了降低上述情况的风险，我们建议：
确保负载条件（电压和电流切换）在设备的整体额定功率范围内。
考虑电容和/或电感如何影响负载条件。
确保卷tage 施加的 ** 线圈接近设备的标称线圈卷tage 并且不受卷tage 的影响tage 穿过驱动器。
请注意可能影响操作的外部影响，尤其是温度和磁相互作用。
除上述内容外，我们建议您了解哪些操作参数对您的应用很重要，以及哪些因素可能会影响它们。 此外，虽然我们在本文开头说过，干簧继电器在达到其使用寿命之前可以执行数百亿次操作，但如果应用程序发现设备在其指定的操作参数之外运行，则该数字将大大减少。
最后，在确保产品系统的可靠性方面，选择合适的干簧继电器非常重要。 除了额定功率、最大开关电流以及操作和释放时间等基本规格外，还必须仔细设计和制造设备。
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