頻率、功耗和電壓是繼電器產品用戶最為關注的幾個性能指標,尤其是在航空、汽車、工業控制、儀器儀表、軍事及測試測量領域,這些性能指標顯得更為重要。與其它商用應用相比,去年的經濟不景氣對這些高端市場的沖擊較小,因此繼電器件供應商們加大了研發力度,致力開發頻率和電壓更高、功耗更低的產品。
在提高機電繼電器性能的同時,廠商也在努力改進固態繼電器的技術。由于固態繼電器高可靠性、宜集成化的特點,使其在航空、國防和電信等市場上得到越來越多的應用,大有取代機電繼電器的趨勢。
高端應用青睞小型化、低功耗產品
盡管高端、高可靠性應用對繼電器的要求與其它商用市場有所不同,但它們都偏好小型化產品。多數繼電器廠商縮減了產品封裝并將更多的功能集成到單個封裝內,固態功率控制器便是其中一例。這種產品要求在PCB上的占板面積小,同時所用元器件數量也少。
Teledyne電子技術公司的繼電器部門營銷主管Sam Cavillo稱,商業及軍事領域均要求繼電器尺寸小、重量輕可靠性高。富士通元件(美國)公司繼電器產品營銷經理Yasuyuki Tajima也表示,在要求繼電器更為小巧省電的同時還要維持原有性能和可靠性。
歐姆龍電子公司電源和繼電器產品營銷經理Tim Hession表示,在家電、工業控制及HVAC(供暖/通風/空調)等應用領域,用戶希望繼電器外型尺寸小的同時還保持同等的功效和性能。該公司最新推出的G5Q高絕緣電阻功率PCB繼電器可用于家電及HVAC系統控制,與原有產品相比,G5Q的占板面積減小了三分之二,同時額定電流保持為10A。這款小型繼電器的線圈和觸點間可承受的沖擊電壓高達8,000V,而且工作時功耗極低,在斷開狀態下開關電流為10A。
歐姆龍自動化中國有限公司元器件市場部經理傳成也指出,工業控制用的繼電器對可靠性的要求很高,由于市場競爭和生產成本的降低,這類產品在近四年來,價格已經下降了近50%。但他同時指出,歐姆龍把其產品的銷售量也提高了四倍,以繼續穩固其市場占有率,而2003年繼電器市場價格則不會有大幅下降。
供應商積極推出高頻產品
從航空航天到無線領域的各種設備通常都要求體積小巧、適用于表面貼裝及頻率高的繼電器。為此,許多廠商都在想方設法提高產品的頻率。例如,Teledyne Relay公司最近推出的RF180 DPDT閉鎖繼電器頻率高達4.5GHz、該產品插入損耗低、絕緣性好并采用表面貼裝(SMT)封裝。另外,Teledyne還計劃在今年推出一款頻率為6GHz的繼電器,采用SMT封裝,面向航空航天、工業、儀器儀表、軍事、電信及測試應用領域。
泰科電子公司(Tyco Electronics)也加強了高頻產品研發并擴展了其微波繼電器產品線。該公司的6GHz MW6繼電器有標準型和低功耗型兩種配置,可用于從無線通信到高速測試設備等多種場合。目前該產品可小批量生產,預計將在2003年上半年正式推出。
與此同時,歐姆龍公司也將其高頻繼電器產品頻率范圍擴展到了10GHz,其新型的G6W工作頻率為5~10GHz,而G6Z的頻率范圍則為2.5~5GHz。據該公司產品營銷經理Terry Harmon透露,他們的秘密武器在于其微波傳輸帶(microstrip)技術。今年,歐姆龍還計劃推出一款頻率高達26.5GHz的繼電器。
軍品市場需求增長
Teledyne Relays看好不斷增長的軍用設備領域,該公司已開發出多款用于這一市場的產品。如,該公司250系列的二分之一尺寸晶體罩(crystal can)繼電器,配有多種開關頻率;而其FR75 COTS 1A、60V直流固態繼電器帶短路保護和光電隔離,具有抗噪聲性能好和絕緣強度高等優點。Teledyne在過去一年內推出了31款繼電器產品,并稱在2003年每月均將推出新產品。
軍事應用中的另一趨勢是需要270V直流產品。泰科電子信號及分布技術部門技術業務主管Jeff Boyce表示,正在開發的軍用F-35聯合戰斗機采用的正是270V直流系統。泰科可提供一整套270V直流系列產品,目前正在按合同為聯合戰斗機的高功率電子分布系統開發四種低成本270V直流功率繼電器。盡管對于航空和航天工業來說高電壓直流功率系統尚屬新事物,Boyce卻認為,只要目前處于設計階段的商用飛行器平臺支持270V直流系統,便會推動這一產品發展。
供應商針對汽車應用推出高浪涌產品
汽車行業也是新產品面向的另一個大市場。富士通最近推出了一款用于該行業的表面貼裝繼電器。這款型號為FTR-P6的25A機電繼電器采用SMT封裝,功耗為800毫瓦,馬達負載固定時額定接觸電流為25A(25Vdc),可承受最大為35A的浪涌電流。富士通聲稱FTR-P6是市面上最小的25A汽車用繼電器,尺寸僅為11.8×8.8×10.3mm,比富士通原有產品小33%。該產品可用于間歇性擋風玻璃刮水器和馬達反轉應用,如電動調節的車窗和電動調節的座椅等。富士通還有一款新產品是FBR53超小型車用繼電器,接觸電容高,適用于大負載馬達及車燈照明應用。據稱該產品可耐受高達60A(14V直流)的浪涌電流,預計機械壽命為1000萬次。
在價格趨勢方面,整個繼電器市場自1995這年以來平均鎖售價已經下降50%以上,而用于汽車電子等高端市場的繼電器價格降幅相對較小。汽車繼電器市場也吸引了一些中小型中國公司,上海宇恒電器公司就是其中之一。該公司目前有90%的產品被銷往歐美汽車制造市場。宇恒電器公司總經理徐曉峰介紹,該公司的一款產品最高浪涌電流承受能力達到了150A。
固態繼電器在高可靠性應用領域發展迅速
在提高機電繼電器性能并減小其封裝尺寸的同時,廠商也在努力改進固態繼電器的技術。實際上,固態功率控制器已占據了多個高可靠性產品市場。Teledyne的Cavillo稱商用客機行業正在進行大量技術創新,其中固態繼電器技術舉足輕重。他表示,可靠性是固態繼電器的賣點,而機電繼電器的觸點卻會由于其開關功率高而被淘汰。
泰科的Boyce認為,由于集成了傳統的繼電器功能和電路保護功能(如保險絲、斷路器或其它部件),固態繼電器在航空和國防市場需求增長極快。他指出,用固態繼電器取代機電繼電器和斷路器(或保險絲)組合的最大好處是可減小整機尺寸。由于廠商都在努力減少占板面積和元件數,因此一個部件減少的占板面積便可以安置另一個元件。泰科在加州Santa Barbara興建了一家新的開發實驗室,以便支持固態電源控制器產品的快速建模和開發工作。
歐姆龍也憑著其MOSFET繼電器生產線在固態繼電器市場角逐。Harmon稱,這種產品的優勢在于具有與機繼電器相同功能的同時還能帶動交流和直流負載。為了減小封裝尺寸,歐姆龍最近推出了一款超小外型產品,尺寸僅為SOP的一半。該公司聲稱他們改進了固態繼電器產品的導通電阻和電容特性,而這是固態繼電器設計者最為頭痛的兩個參數。新產品的導通電阻僅為1歐姆或更小,輸出電容僅為1皮法。歐姆龍認為這些參數肯定能吸引電信業客戶。
在展開技術競爭的同時,跨國企業也開始把生產轉移到制造成本較低的國家和地區。如歐姆龍在深圳投資一億美元的歐姆龍電子部件(深圳)有限公司,除了生產通用的機電式產品,也開始介入固態繼電器的生產。預計到2004年,該公司的產值將達到10億元人民幣。