只用二极管的话会怎样？

二极管因其正向电压降较小，所以功率消耗速度较慢，线圈电流的持续时间会变长。线圈的磁力因依赖于线圈电流，所以线圈电流的衰减时间较长时会导致继电器的接点断开速度变慢，从而诱发接点的早期熔敷故障。

二极管时的电路图

二极管时的波形

如下图所示，将齐纳二极管与二极管串联时，线圈电流的衰减时间会因齐纳二极管的较大电压降而缩短，从而使继电器接点的断开速度变快，由此可防止接点的早期熔敷所致故障。

二极管＋齐纳二极管时的电路图

二极管＋齐纳二极管时的波形

齐纳电压过低时，提高接点断开速度的效果将会下降。
因此，请按机型分别选择合理的齐纳电压。

合理的齐纳二极管电压是多少？

如上图所示，将齐纳二极管与二极管串联时，线圈电流的衰减时间会因齐纳二极管的较大电压降而缩短，从而使继电器接点的断开速度变快，由此可防止接点的早期熔敷所致故障。另一方面，齐纳电压过低时，会导致接点断开速度变慢。此外，齐纳二极管的电压过高时，可能会对外围单元产生恶劣影响。 因此，请按机型分别设定合理的齐纳电压。

逆起动势对策中不能使用压敏电阻吗？

可使用压敏电阻来代替二极管＋齐纳二极管的组合。
这种情况下，也是与二极管＋齐纳二极管相同的线圈电流波形。

压敏电阻时的电路图

推荐压敏电阻电压一般与推荐齐纳电压相同，但如果小于电源电压的最大值，则可能无法向线圈施加精准电压，故请务必选定压敏电阻电压大于电源电压最大值的产品。

何谓CR方式？

CR方式是一种使电流流过电容器启动继电器的保持电压的电路。只需与通常一样在驱动电路施加线圈额定电压，即可自动切换为保持电压状态，因此具有控制操作简单的特点。线圈电流通过串联的电阻R1来减少，从而达到减少功耗的目的。确定电阻值 （R1），使其符合每个继电器的保持电压规格（参见数据表）。此外，使用与线圈电阻相同电阻的R1时，因线圈电流减半，可实现电路整体功耗减半。

推荐保持电压CR电路示例、CR电路的线圈电压与电流波形示例、周边元器件的选定方法

推荐保持电压CR电路示例

CR电路的线圈电压与电流波形示例

（1） 对线圈施加 100% 的额定电压。
（2） 流经 C（电容器）的电流接通继电器后，电流被 R（电阻）抑制。

周边元器件的选定方法

符号	元器件	选定方法	参考零件 *G9KA 12VDC 假设保持 50% 电压
Q1	继电器驱动用 晶体管	“Vce”电压在线圈电压+ZD电压以上 Ic电流在线圈电流与R2电流的总和以上	P 沟道，Vce=50V、Ic=500mA
D1	浪涌吸收 二极管	“If”电流与线圈额定电流相同程度或在其以上 “Vr”为线圈电压的2～3倍	反向电压 Vr=36V、正向电流 If=500mA
D2	齐纳二极管	目录中指定的齐纳电压 瓦数是剪切头浪涌反向电流（功率），大于或等于继电器的额定电流（功率）	齐纳二极管 Vz=36V、Pd=1W （非重复浪涌：3~5W 可接受）
M1	电流切换用 MOS FET	以电压在线圈电压+ZD电压以上的“Vds”进行选定 选定电流在线圈电流以上的“Ids”	N 沟道，Vds=60V、Id=500mA
R1	线圈电流 限制电阻	电阻值：根据保持电压 （%） 确定 功耗：大于电阻乘以保持电流的平方	电阻 R=28.8Ω、1.5W
R2	时间常数 电阻	向线圈施加100ms额定电压时，时间常数C×R约为70ms～80ms ※根据MOS FET的栅极灵敏度，电容进行调整	电容量 30μF、额定电压 40VDC
C1	时间常数 电容器		电阻 R=2.5kΩ、1/4W

何谓开关方式？①

在第一种开关方式中，只需添加限流电阻（R1）与开关元件（Q2），即可搭建保持电压电路。对线圈施加额定电压后，通过关闭开关（Q2）减少线圈电流。如果 R1 与线圈电阻相同，则线圈电流减半，整个电路的功耗可以减半。

开关的推荐保持电压电路示例、开关的保持电路的线圈电压与电流波形示例 、周边元器件的选定方法

开关的推荐保持电压电路示例

开关的保持电路的线圈电压与电流波形示例

（1） 打开开关 Q1 和 Q2。
（2） 100ms~3s 后，关闭开关 Q2。

周边元器件的选定方法

符号	元器件	选定方法	参考零件 *G9KA 12VDC 假设保持 50% 电压
Q1	继电器驱动用 晶体管	“Vce”电压在线圈电压+ZD电压以上 “Ic”电流在线圈额定电流以上	P 沟道，Vce=50V、Ic=500mA
D1	浪涌吸收 二极管	“If”电流与线圈额定电流相同程度或在其以上 “Vr”为线圈电压的2～3倍	反向电压 Vr=36V、正向电流 If=500mA
D2	齐纳二极管	目录中指定的齐纳电压 瓦数是剪切头浪涌反向电流（功率），大于或等于继电器的额定电流（功率）	齐纳二极管 Vz=36V、Pd=1W （非重复浪涌：3~5W 可接受）
R1	线圈电流 限制电阻	电阻值：根据保持电压 （%） 确定 功耗：大于电阻乘以保持电流的平方	电阻 R=28.8Ω、1.5W
Q2	保持电压切换用 晶体管	“Vce”电压在线圈电压+ZD电压以上 “Ic”电流在线圈额定电流以上	N 沟道、Vce=50V、Ic=500mA

何谓开关方式？②

第二种切换方法使用两个电源。除了线圈额定电压（A），如果可以另外准备线圈保持用低电压（B），则可通过开关切换为保持电压。如果切换为50%的电压，电流也可减半50%，因此可将电路整体的功耗大幅削减为额定的1/4。

开关的推荐保持电压电路示例、开关的保持电路的线圈电压与电流波形示例、周边元器件的选定方法

开关的推荐保持电压电路示例

开关的保持电路的线圈电压与电流波形示例

（1） 打开开关 Q1，打开线圈驱动开关。
（2） 100ms~3s 后，关闭开关 Q1。

周边元器件的选定方法

符号	元器件	选定方法	参考零件 *G9KA 12VDC 假设保持 50% 电压
Q1	继电器驱动用 晶体管	“Vce”电压在线圈电压+ZD电压以上 “Ic”电流在线圈额定电流以上	P 沟道，Vce=50V、Ic=500mA
Q2	保持电流用 晶体管	“Vce”电压在线圈电压+ZD电压以上 “Ic”电流在线圈额定电流50%以上	N 沟道、Vce=50V、Id=300mA
D1	防止逆流 二极管	“Vr”电压在线圈额定电压以上 “If”电流在线圈额定电流50%以上	反向电压 Vr=36V、正向电流 If=500mA
D2	浪涌吸收 二极管	“If”电流与线圈额定电流相同程度或在其以上 “Vr”为线圈电压的2～3倍	反向电压 Vr=36V、正向电流 If=500mA
D3	齐纳二极管	目录中指定的齐纳电压 瓦数是剪切头浪涌反向电流（功率），大于或等于继电器的额定电流（功率）	齐纳二极管 Vz=36V、Pd=1W （非重复浪涌：3~5W 可接受）

何谓PWM方式？

PWM(Pulse Width Modulation)控制是指使用半导体反复切换ON和OFF的状态来控制功率的方法。通过高速的ON/OFF开关，以更少的功率维持一定的电压。

电压OFF的时间越长、越可抑制功率消耗。通过1秒内执行更多电压信号的ON/OFF，即可在增加OFF时间的同时，施加一定的平均电压。这种ON/OFF之比称为占空比(duty比)。

普通PWM 电路 + 齐纳二极管示例

※由于内置了齐纳二极管，所以可能不会执行PWM电路的预期动作。

我们不建议使用 PWM 控制电路，因为齐纳二极管会导致功率损耗，并且在一般 PWM 控制电路中难以显着降低占空比。

以下以G9KA型功率继电器的各占空比的线圈电流为例。为了使普通PWM电路＋齐纳二极管占空比保持ON状态、维持所需线圈电流，需要86%以上的占空比。因此，消耗功率会比推荐PWM电路的保持状态时上升，从而导致继电器的发热变大。而且，节电效果也会降低。
另一方面，在推荐PWM电路上，可通过45%以上的占空比达到保持所需线圈电流的标准。

G9KA范例

普通PWM电路＋齐纳二极管

※由于内置了齐纳二极管，所以可能不会执行PWM电路的预期动作。

推荐PWM电路

当根据推荐的 PWM 控制电路使用 PWM 控制时，应将开关与齐纳二极管并联安装，并在 PWM 控制期间旁路。要关闭继电器，首先关闭开关以切断施加的电压，然后继电器将通常由齐纳二极管 + 二极管关闭。

推荐PWM控制电路示例、PWM 控制电路中的线圈电压和电流波形示例、周边元器件的选定方法

推荐PWM控制电路示例

PWM 控制电路中的线圈电压和电流波形示例

（1） 接通 SW 并接通 MOS-FET （M1） 后，将额定线圈电压施加到控制电路上 0.1~3 秒。
（2） 打开和关闭 MOS-FET （M1）（推荐 10kHz 或更高）并切换到 PWM 控制。
（3） 关闭继电器时，先关闭 SW，然后再关闭施加的电压。
※由于内置了齐纳二极管，所以可能不会执行PWM电路的预期动作。

周边元器件的选定方法

符号	元器件	选定方法	参考零件 *G9KA 12VDC 假设保持 50% 电压
D1	浪涌吸收 二极管	“If”电流与线圈额定电流相同程度或在其以上 “Vr”为线圈电压的2～3倍	反向电压 Vr=36V、正向电流 If=500mA
D2	齐纳二极管	目录中指定的齐纳电压 瓦数是剪切头浪涌反向电流（功率），大于或等于继电器的额定电流（功率）	齐纳二极管 Vz=36V、Pd=1W （非重复浪涌：3~5W 可接受）
M1	PWM控制用 MOS FET	以电压在线圈电压+ZD电压以上的“Vds”进行选定 选定电流在线圈电流以上的“Ids”	N 沟道、漏源电压 Vds = 60 V、 漏极电流 Id= 500 mA
SW	机械继电器 用于 ZD 旁路	小型继电器（如信号继电器）就足够了	欧姆龙 G5V、G6K、G6S 等

利用接点间隔阻断电弧的方法

①通过接点间隔进行阻断

阻断电弧最简单的方法是通过接点间隔(触头间隙)进行阻断的方法。这种方法一般会导致继电器尺寸变大，所以会与其他阻断技术组合使用，但根据不同的负载条件，会产生只通过触头间隙阻断电弧的区域。

通过磁铁拉伸和阻断电弧的方法

欧姆龙的PCB功率继电器上主要使用的是通过磁铁拉伸电弧的阻断方法。应用弗莱明左手法则作为拉伸电弧的手段。通过磁铁的位置或种类调节拉伸电弧的距离或角度，在有限的空间内最大限度地获得电弧距离。

弗莱明左手法则

电弧阻断原理

接点之间所生电弧被拉向力的方向会导致电弧折弯，由此可获得阻断所需的距离。

可使电弧延伸的长度依赖于洛伦兹力，而洛伦兹力取决于电流值和磁场，所以电流较小时，则不易使电弧拉伸。
因此，如果电流较小，电弧则无法充分延伸至阻断所需的电弧长度，有时无法进行阻断。

电流较大时

产生拉伸和阻断电弧所需的足够力量。

电流较小时

无法充分拉伸、阻断电弧。

通过封入的气体冷却、阻断电弧的方法

在欧姆龙的DC功率继电器上，主要采用通过封入的气体冷却、阻断电弧的方法。在气体封装型继电器上，接点部位封装了得到加压且导热率较高的气体。
一般在阻断直流高电压时会在接点之间产生电弧，该电弧根据弗莱明左手法则，会通过磁场的力量被拉伸至接点两端。被封入空间内的气体会阻碍此电弧的流动，导热率较高的气体可有效地向外部释放电弧能量。结果，由于电弧延伸，电弧电压会急剧上升，通过气体的效果，电弧即可在密封式机架内被迅速阻断。

G9KB-1A

分析条件：
线圈施加：100%施加
分析软件：J-MAG

G7L-2A-X

分析条件：
线圈施加：100%施加
分析软件：J-MAG

G5PZ-1A-X

分析条件：
线圈施加：100%施加
分析软件：J-MAG

G2RG-2A-X

分析条件：
线圈施加：100%施加
分析软件：J-MAG

直流PCB功率继电器G7L-X/G5PZ-X时

虽然G7L-X可阻断1,000VDC/1A的负载，但电流值一旦下降至0.5A，就难以通过洛仑磁力拉伸电弧，从而无法阻断负载。但是，如果电流值继续下降，即会产生通过接点间隔进行阻断的区域，由此可实现负载的阻断。
G5PZ-X、G7L-X上存在这种阻断不稳定的区域。
无法阻断电弧时，可能会因接点的异常发热而导致继电器和电路板、外围单元受到损伤。

下图表示阻断不稳定区域概念图。

这个区域可能会因周围环境而发生变化，故请务必通过实体机加以确认。

直流PCB功率继电器G2RG-X/G9KB时

G2RG-X及G9KB也与G7L-X和G5PZ-X一样，通过磁铁控制电弧。此些继电器对于最大阻断电压具有充分的接点间隔，所以不会产生无法阻断的区域。

关于将继电器进行串联时的分压

在DC负载下使用时，如果将继电器进行串联，电压则会被一分为二，与1台继电器时相比还可能阻断更大的电压。例如，将2个额定开闭电压为200VDC/20A的继电器进行串联时，有可能阻断400VDC/20A的电压。G5PZ-X时，建议采用这种使用方法。(详情请参阅独立数据表。)

G5PZ-X的连接范例

继电器分别可阻断DC200V、总计DC400V的电压

串联时的注意事项

如果串联的继电器复原时间出现不均、或一侧的继电器损坏(熔敷)，电弧则会在瞬间集中于1台继电器，从而可能导致继电器故障、损坏。

理想状态下，继电器①和②会同时运转，①和②上会被施加系统的1/2电压

如果继电器①先于②运转，则会在所有电压均被施加于①上的状态下而产生电弧
V①＞V②

关于将继电器进行并联时的分流

将继电器进行并联后，通电时的电流可能会更大。例如，通过将2台可通电200A的继电器进行并联，则可能实现400A的通电。

但是，欧姆龙不推荐并联后使用。

理想状态下，继电器①和②会同时运转，①和②上流动的电流相同。

并联时的注意事项

如果一侧的继电器发生故障而无法通电，另一侧的继电器上即会流动更多的电流，结果将会导致继电器故障。此外，各继电器的接触电阻并不完全相同，所以电流将会集中于接触电阻较低的继电器上，结果同样会导致继电器故障。
为了防止此些问题的发生，需使用比电路电流更大的额定电流继电器、或在各继电器的电流线上安装电流传感器或保险丝，由此防止过电流的产生。
此外，阻断电弧在阻断负载时一定会集中于其中一台继电器，从而增加故障的风险，所以在执行阻断时，需将其控制在无负载(0A)、或1台继电器的额定电流范围。

本对策范例并非欧姆龙对运转效果的保证，也并非推荐内容。

理想状态下，继电器①和②会同时运转，①和②上流动的电流相同。

但是，可能会因一侧继电器故障、或接触电阻差异，而导致电流集中于另一侧继电器的危险。

对策事例

1)选择电流容量具有余量的继电器

2)插入电流平衡专用电阻

面临电阻导致损坏(发热)的课题

电磁斥力(Fa)<接触压力(Fb)时

继电器接点会因弹簧的弹力而相互产生一种推力(接触压力Fb)。接触压力(Fb)足够大时，就不会受到电磁斥力(Fa)的影响且不会发生接点熔敷。可正常完成接点断开。

电磁斥力(Fa)≦接触压力(Fb)时

接点在电磁斥力(Fa)未超出接点推力(Fb)的区域不会断开。但是，接点之间的相互推力会因Fa的产生而变小。因此，接点接触部的接触电阻变大后，在该处产生的焦耳热会变大，由此可能导致接点溶融、熔敷。

电磁斥力(Fa)>接触压力(Fb)时

此外，电流继续增大后，电磁斥力(Fa)超出接触压力(Fb)时即会导致接点断开。在此过程中，接点间会产生电弧，接点及接点部周围会因该电弧热而发生溶融、烧毁(冒烟、起火)，有时还可能因急速加热而导致爆炸。

如上所述，在大电流通电时，根据该电流的大小、时间，还可能会导致继电器损坏。
请在实际负载条件下进行评估后再探讨采用事宜。

G9KA-1A-E

铜箔截面积	72mm2 （宽 72mm x 厚 500μm x 2块）
基板厚度	约2.1mm
基板设计条件	环境温度85℃、额定电流(300A)、 施加保持电压、自然对流速度1.5m/s、 基板温度120℃以下
端子台尺寸	M8
电缆线直径	185sq
端子台与继电器 主端子之间的空间距离	43mm

---

注.上述条件仅基于本公司实施的评估，并不保证基板温度在120℃以下。
  请客户自行实际评估后再决定基板条件。

G9KA-1A

铜箔截面积	45mm2 （宽 45mm x 厚 500μm x 2块）
基板厚度	约2.1mm
基板设计条件	环境温度85℃、额定电流(200A)、 施加保持电压、自然对流速度1.5m/s、 基板温度120℃以下
端子台尺寸	M8
电缆线直径	150sq
端子台与继电器 主端子之间的空间距离	43mm

---

注.上述条件仅基于本公司实施的评估，并不保证基板温度在120℃以下。
  请客户自行实际评估后再决定基板条件。

G9KB-1A

在安装了 G9KB（初始 接触电阻 产品）的电路板上，当 50 A 电源通电时，要将电路板温度控制在 120°C 以下（环境温度：85°C，空气流速：1.5 m/s），需要采用以下电路板配置：
1.对于铜箔厚度为 200μm 的双面电路板：总横截面积为 12.5mm²，排布宽度为 31.25mm
2.对于铜箔厚度为 70μm 的四面电路板：总横截面积为 8.75mm²，排布宽度为 31.25mm
 注：双面电路板 (1) 的温升要小于四层电路板 (2)。请在设计时考虑电路板的采购便利性。

请注意，这些数值仅供参考。在实际使用电路板时，请自行评估并确定相应的电路板条件。

①
铜箔截面积	12.5mm2 （宽 31.25mm x 厚 200μm x 2块）
基板厚度	约2.0mm
基板设计条件	环境温度85℃、额定电流(50A)、 施加保持电压、自然对流速度1.5m/s、 基板温度120℃以下
端子台尺寸	M5
电缆线直径	10sq
端子台与继电器 主端子之间的空间距离	53.8mm

②
铜箔截面积	8.75mm2 （宽 31.25mm x 厚 70µm x 4块）
基板厚度	约2.0mm
基板设计条件	环境温度85℃、额定电流(50A)、 施加保持电压、自然对流速度1.5m/s、 基板温度120℃以下
端子台尺寸	M5
电缆线直径	10sq
端子台与继电器 主端子之间的空间距离	53.8mm

---

注.上述条件仅基于本公司实施的评估，并不保证基板温度在120℃以下。
  请客户自行实际评估后再决定基板条件。

G7EB-1A-E

铜箔截面积	55mm2 （宽 55mm x 厚 500μm x 2块）
基板厚度	约2.1mm
基板设计条件	环境温度85℃、额定电流(120A)、 施加保持电压、自然对流速度1.5m/s、 基板温度120℃以下
端子台尺寸	M6
电缆线直径	50sq
端子台与继电器 主端子之间的空间距离	48.30mm

---

注.上述条件仅基于本公司实施的评估，并不保证基板温度在120℃以下。
  请客户自行实际评估后再决定基板条件。