Сигнальные реле для телекоммуникаций и связи

9 апреля 2015

Телекоммуникационные реле известных производителей TE Connectivity, Omron и Tai-Shing, на первый взгляд, во многом дублируют друг друга. Однако, внимательно проанализировав их характеристики, замечаешь, что каждая серия имеет индивидуальные особенности и, соответственно, предпочтительные применения.

Электромеханические реле достаточно сложны для производства. Создание и выпуск таких компонентов требует наличия высоких технологий, сложного и специфичного оборудования. Cписок крупных производителей качественных реле невелик. Основные игроки рынка ведут жесткую борьбу, предлагая потребителям порой, казалось бы, идентичные продукты, каждый из которых, при ближайшем рассмотрении, имеет свои достоинства и недостатки. Рассмотрим наиболее популярные серии телекоммуникационных реле производства компаний TE Connectivity, Omron, Tai-Shing (TTI).

Электромеханические реле – самый старый класс изделий электроники. Первый патент на электромагнитное коммутирующее устройство был выдан еще в XIX веке. Это было реле, работавшее в составе телеграфа Морзе. На сегодняшний день электроника уже немыслима без таких компонентов.

Стоит отметить, что, несмотря на давнюю историю и кажущуюся простоту конструкции, реле имеют сложную технологию производства. Намотка катушек, сборка контактных групп, корпусирование – механически сложные процессы, требующие особого специфического оборудования. По этой причине, число производителей реле мало, по сравнению, например, с числом производителей полупроводниковых компонентов.

Рынок электромеханических реле не является однородным. В нем можно выделить ряд специализированных направлений, таких как силовые реле, телекоммуникационные и сигнальные реле, реле для автомобильной промышленности, реле для специальных приложений (космической, военной, авиационной техники), и так далее. Для представителей каждого из перечисленных сегментов выдвигаются особые требования.

Перейдем к качественному сравнению популярных серий реле трех производителей: TE Connectivity, Omron и Tai-Shing (TTI).

Области применения телекоммуникационных реле

Как было сказано выше, первый запатентованный электромагнитный коммутатор работал в составе телеграфа Морзе. Таким образом, условно можно считать, что именно этот тип телекоммуникационного реле был первым в истории.

Массовое и серийное производство для данного сегмента было налажено уже в двадцатом веке. Сначала это были достаточно крупногабаритные компоненты, но со временем их размеры уменьшались, а основные электрические и эксплуатационные характеристики постоянно совершенствовались.

В настоящее время телекоммуникационные реле занимают некое промежуточное положение между силовыми и сигнальными реле. Причем, все больше заметно слияние сигнального и телекоммуникационного сегментов. Телекоммуникационные реле находят применение как в оборудовании связи, так и в других областях:

IP-телефонии (IP-телефоны и станции);
ADSL-модемах;
факсах;
оргтехнике (принтеры, сканеры, МФУ);
измерительной технике;
медицинских приборах;
тестовом оборудовании.

Несмотря на такое разнообразие, требования к реле для перечисленных приложений похожи.

Особенности реле для телекоммуникационных приложений

Инженеры компании TE Connectivity выделяют целый ряд требований, предъявляемых к реле, работающим в оборудовании связи, таких как:

низкое сопротивление контактов в замкнутом состоянии (до сотен мОм) и большое сопротивление в разомкнутом (МОм);
низкий уровень шумов, способность коммутировать как маломощные (единица мкВ и единицы мкА), так и мощные сигналы (единицы А и сотни В);
высокая электрическая прочность изоляции «контакт-контакт» (1000 В и более) и «контакт-катушка» (импульсное напряжение от 2500 В);
высокая стойкость к электромагнитному излучению, позволяющая исключить ложные срабатывания при наводках;
стойкость к перегрузкам по току и напряжению;
стабильность и линейность характеристик основных параметров (в первую очередь – сопротивления изоляции);
способность работать на высоких частотах (до 200 МГц);
низкие задержки включения и выключений;
малый дребезг контактов;
малые габариты;
долгий срок жизни (высокая износостойкость контактов);
низкая стоимость.

Несложно заметить, что эти же характеристики важны и для других приложений: для измерительной техники и аудиоприложений важно малое сопротивление контактов в замкнутом состоянии, большое – в разомкнутом, низкий уровень шумов; для приложений автоматики – высокая коммутируемая мощность; для бытовых приборов – соответствие требованиям безопасности и низкой стоимости.

Стоит отметить, что перечисленные электрические и другие параметры во многих случаях оказываются противоречивыми. Например, создание высокочувствительных контактов с низким уровнем собственных шумов требует особой формы и материалов контактов, а это может привести к снижению срока службы. Увеличение коммутируемой мощности может повлечь увеличение габаритов.

В итоге требуется искать разумный компромисс. Как следствие, у каждого серьезного производителя есть несколько серий телекоммуникационных реле, каждая из которых может содержать и специализированные версии (с улучшенной изоляцией, с повышенной чувствительностью и так далее).

Если же говорить, о реле производства разных компаний, то их характеристики достаточно схожи, и, несмотря на это, каждая из них имеет свои достоинства и особенности применения (таблица 1).

Таблица 1. Параметры телекоммуникационных реле производства компаний TE Connectivity, Omron, Tai-Shing (TTI)

Параметр		Производитель и серия
		Tai-Shing (TTI)			Omron			TE Connectivity
		TRR	TRX	TRGQ	G6J	G6S	G6K	IM	P2
Тип контактной группы		1 FORM A;, 1 FORM B; 1 FORM C; 2 FORM A	Моно- и бистаб. 2 FORM C; бистаб. 2 FORM C с доп. катушкой	Моно- и бистаб. 2 FORM C	Моно- и бистаб. 2 FORM C	Моно- и бистаб. 2 FORM C; бистаб. 2 FORM C с доп. катушкой	Моно- и бистаб. 2 FORM C	1 FORM A; 2 FORM А; 1 FORM C; 2 FORM C; бистаб. 2 FORM C	2 FORM C (переклю-чающие)
Материал контактов		сплав Ag	сплав Ag	сплав Ag	Ag (с золочением)	Ag (с золочением)	Ag (с золочением)	PdRu, покрытие Au/AgNi, покрытие Au	AgNi (по запросу AgPd), покрытие Au
Максимальный постоянный ток, А		1/0,5	2	2	1	2	1	2 (5 для версии D)	2
Максимальный коммутируемый ток, А		0,5/0,2	2	2	1	2	1	2 (5 для версии D)	2
Максимальное коммутируемое напряжение, В		100 (DC)	220 (DC)	220 (DC), 250 (AC)	110 (DC), 125 (AC)	220 (DC), 250 (AC)	60 (DC); 125 (AC)	220 (DC), 250 (AC)	220 (DC), 250 (AC)
Максимальная коммутируемая мощность		10 В•А	0,5 А при 125 В AC, 2 А при 30 В DC	0,5 А при 125 В AC, 2 А при 30 В DC	0,3 А при 125 ВAC, 1 А при 30 В DC	0,5 А при 125 В AC, 2 А при 30 В DC	0,3 А при 125 ВAC, 1 А при 30 В DC	60 Вт/62,5 В•А	60 Вт/62,5 В•А
Сопротивление контактов, мОм		150	80	70	100	75	100	<50	<50
Номинальное напряжение катушки, В		3…24	5…24	1,5…24	3…24	3…24	3…24	2…24	2…24
Мощность управления, мВт		от 100	от 50	от 100	от 140	от 100	от 100	от 50	от 70
Время включения/выключения, мс		1 (тип.)	4 (тип.)	3 (тип.)	3 (макс.)	4 (макс.)	3 (макс.)	1 (тип.), 3 (макс.)	2 (тип.), 4 (макс.)
Количество переключений (электрическая износостойкость контактов) при 30 В (DC)/1 А – 30 Вт		>1×108 (10 В/10 мА)	>5×105	>1×105	>1×105	>1×105	>1×105	более 5×105	тип. 1×106
Механическая износостойкость контактов		>1×108	>1×108	>1×108	>50×106	>100×106	>50×106	более 1×108	тип. 1×108
Начальная электрическая прочность изоляции (для стандартной версии), В AC	Между открытыми контактами	250 (В DC)	1000	1000	1000	1500	1000	1000	1000
	Между контактами и катушкой	1400 (В DC)	1500	1500	1500	2000	1500	1800	1500
Импульсное напряжение «катушка-контакт», В		2500	2500	2500	2500	2500	2500	2500	2500
Рабочая температура, °С		-40…85	-40…85	-40…85	-40…85	-40…85	-40…70	-40…85	-40…85
Исполнение		герметич-ное	стандарт-ное	стандарт-ное	герметич-ное	герметичное	герметичное	IP67	IP67
Габаритные размеры, ДхШхВ, мм		19х5,08х7,4 (SIP), 19,5х7х5,5 (DIP)	15х7,5х9,5	10х6,5х5,65	10,6х5,7х9	15х9,4х7,5	10х6,5х5,2	10х6х5,65	14,5х7,2х10,4

Дадим краткую характеристику наиболее популярным сериям телекоммуникационных реле от TE Connectivity, Omron, Tai-Shing (TTI).

Телекоммуникационные реле TE Connectivity

Компания TE Connectivity является одним из лидеров рынка электромеханических реле. В производственной линейке компании присутствуют различные серии: силовые, сигнальные, автомобильные, высокочастотные и другие.

Телекоммуникационные реле производства TE Connectivity (бренд Axicom) выпускаются с 60-х годов прошлого века. В настоящее время начато производство реле четвертого поколения (серия IM), при этом продолжается выпуск компонентов второго (D2n, MT2) и третьего поколений (P2, FX2, FT2).

Наиболее популярными являются серии IM и P2 (рисунок 1).

Рис. 1. Внешний вид реле серий P2 и IM производства TE Connectivity (бренд Axicom)

Серия реле P2 соответствует установившемуся промышленному стандарту и применяется не только в оборудовании связи, но и в автомобильных CAN-устройствах, HiFi-оборудовании, медицинской и измерительной технике и так далее. Серия отвечает требованиям стандартов для оборудования 3G telecom.

Эти реле выполнены со стандартной конфигурацией контактов 2 FORM C (DPDT) и выпускаются в трех версиях: моностабильной, бистабильной с одной катушкой и бистабильной с двумя катушками. В версии с двумя катушками каждая из них может использоваться независимо.

Серия P2 выпускается в различных вариантах исполнения выводов: как для монтажа в отверстия, так и для поверхностного монтажа.

Говоря о достоинствах P2, стоит отметить:

высокую коммутационную способность: номинальный ток 2 А, номинальное напряжение до 220 В постоянного тока (DC) и 250 В переменного (AC);
малое сопротивление контактов: от 50 мОм;
широкий диапазон напряжений управления: 2…24 В;
низкую мощность управления: от 70 мВт.

Однако серия P2 значительно уступает современным поколениям реле по такому немаловажному параметру как габаритные размеры.

Реле серии IM представляют собой последнее четвертое поколение сигнальных реле.

Кроме стандартной конфигурации 1 FORM C, доступны моностабильные версии: 1 FORM A, 2 FORM A, 2 FORM С.

TE Connectivity предлагает варианты исполнения корпусов и выводов как для монтажа в отверстия, так и для поверхностного монтажа.

Анализ характеристик показывает, что эта серия превосходит другие практически по всем показателям (таблица 1):

по максимальному номинальному току: до 5 А;
по рекордно низкому сопротивлению контактов: менее 50 мОм;
по широкому диапазону напряжений управления: 1,5…24 В;
по рекордно низкой мощности управления: от 50 мВт;
по меньшим габаритам: 10х6х5,65 мм.

Вместе с тем стоит отметить, что стандартное значение электрической прочности «контакт-контакт» составляет 1000 В, а «контакт-катушка» – 1800 В, что несколько ниже, чем у серии G6S производства Omron.

Реле IM применяются в системах связи, офисном, медицинском оборудовании, сфере автоматизации и сигнализации, контрольно-измерительной технике и маломощной интерфейсной схемотехнике, бытовой электронике. Серия отвечает требованиям стандартов для оборудования 4G telecom.

Телекоммуникационные реле Omron

Японская компания Omron предлагает широкий выбор продуктов для использования в автоматизации: промышленные реле общего и специального назначения, фотоэлектрические датчики, датчики приближения и уровня, шифраторы приращений, абсолютные кодировщики и многое другое.

Среди наиболее распространенных серий реле для телекоммуникационного оборудования следует отметить G6J, G6K и G6S (рисунок 2).

Рис. 2. Внешний вид реле серий G6J, G6K, G6S производства Omron

Серия G6J – ультракомпактные реле с миниатюрным корпусом (10,6×5,7×9 мм), выпускаемые в моностабильной и бистабильной конфигурации 1 FORM C. Кроме телекоммуникационного оборудования, данные реле применяются в измерительной технике, тестовом и офисном оборудовании.

Реле предназначены для установки на плату и имеют модификации выводов как для монтажа в отверстия, так и для поверхностного монтажа.

Главной особенностью серии являются малые габариты, в то время как электрические и эксплуатационные параметры остаются на стандартном для отрасли уровне.

G6K – субминиатюрные реле в моностабильной и бистабильной конфигурациях 1 FORM C (DPDT).

Основные характеристики совпадают с характеристиками серии G6J, но есть некоторые отличия. Главным преимуществом являются меньшие габариты: 10×6,5×5,2 мм и малая мощность управления (100 мВт для всех версий катушек).

Уменьшение габаритов привело к снижению номинального напряжения до 60 В (DC) и 125 В (AC). Кроме того, диапазон рабочих температур уменьшен до -40…70°С.

Дополнительными областями применения для G6K является медицинская техника и автоматизация зданий.

Реле G6S отличаются от двух предыдущих серий увеличенной коммутационной способностью контактной группы: номинальный ток 2 А, максимальное коммутируемое напряжение до 220 В постоянного и 250 В переменного напряжения. Интересной особенностью является наличие версии с дополнительной катушкой управления для бистабильной конфигураций 1 FORM C (DPDT).

Среди преимуществ G6S стоит отметить рекордные значения электрической прочности. Электрическая прочность «контакт-контакт» увеличена до 1500 В (импульсная – 2500 В), а «катушка-контакт» – до 2000 В (импульсная – 2500 В). Также обратите внимание на низкое сопротивление контактов, уменьшенное до 75 мОм, что делает эти реле идеальным выбором для измерительной техники и ряда аудиоприложений.

Телекоммуникационные реле TTI

Тайваньская компания Tai-Shing Electronic Components (TTI) является самой молодой из представленных в статье. Она была основана в 1973 году. И хотя данный бренд не является таким же популярным, как TE Connectivity и Omron, компания уже успела сделать себе имя как производитель надежных и современных реле для различных сегментов рынка, выпуская сигнальные и телекоммуникационные реле, мощные реле, реле для коммутации больших токов, автомобильные реле и реле времени.

Производимые компанией серии TRGQ, TRX и TRR являются наиболее популярными в портфолио TTI (рисунок 3).

Рис. 3. Внешний вид реле серий TRR, TRX, TRGQ производства TTI

Данные реле предназначены для работы в цепях с постоянным напряжением до 100 В и токами до 1 А. Электрическая прочность для TRR невелика. Она составляет 250 В между контактами и 1400 В между контактами и катушкой.Серия TRR отличается необычным для данного сегмента корпусным исполнением – SIP или DIP.

Среди преимуществ TRR стоит отметить богатый выбор конфигураций контактов: 1 FORM A, 1 FORM B, 1 FORM C, 2 FORM A. Также важным достоинством данных реле является доступность версий с магнитным экранированием и защитными диодами.

Реле TRX имеют классическое исполнение – моностабильное и бистабильное 2 FORM C. Доступна также версия с дополнительной катушкой управления. Реле имеют достаточно мощную контактную группу, позволяющую коммутировать токовую нагрузку до 2 А и напряжение до 220 В. Сопротивление контактов в замкнутом состоянии составляет всего 80 мОм.

Расплатой за повышение мощности является увеличение габаритов: 15х7,5х9,5 мм.

Серия TRGQ является наиболее совершенной в номенклатуре TTI. Она сочетает в себе малые габариты и высокую мощность:

миниатюрный корпус: 10х6,5х5,65 мм;
высокий номинальный ток: 2 А;
номинальное коммутируемое напряжение: 220 В постоянного и 250 В переменного тока;
малое сопротивление контактов: до 70 мОм.

Реле выпускаются в классическом моностабильном и бистабильном исполнении 2 FORM C.

Интересной особенностью серии является наличие версии катушки управления с номинальным напряжением 1,5 В.

Заключение

Современные телекоммуникационные реле имеют превосходные электрические характеристики: большой номинальный ток, высокое рабочее напряжение, малое сопротивление контактов, а также малые габариты. Это позволяет применять данный тип приборов не только в оборудовании связи, но и в медицинской и измерительной технике, тестовой аппаратуре, оргтехнике, аудиоприложениях.

Реле различных производителей имеют различные свойства, особенности применения и сильные стороны. Стоит отметить, что серии IM производства TE Connectivity и TRGQ производства Tai-Shing (TTI) – на сегодня наиболее совершенные изделия в своем классе. В программе поставок КОМПЭЛ представлены телекоммуникационные реле всех вышеуказанных производителей, что дает возможность гибкого выбора конечного изделия именно для вашей задачи.

Литература

http://www.te.com/;
http://components.omron.eu/;
http://www.tti.com.tw/.

Получение технической информации, заказ образцов, заказ и доставка.

•••