为什么在汽车中使用如此多的继电器而不是晶体管？

58

最近，我在汽车电路上做了一些工作。我看到汽车电路中使用了许多继电器。这些继电器用于简单的开关，我想知道为什么这些电路基于继电器而不是基于晶体管或其他可用于开关目的的电子组件。我认为晶体管比传统的El-mech继电器更便宜，更小且更可靠。

注意：在汽车应用中，使用12 V汽车电池为继电器的线圈供电，而继电器所切换的功率为12V。有时，继电器仅切换另一条信号线，即没有任何高功率负载。而且，我仍然看不到那里的晶体管。因此，我相信这样做的确有充分理由，我在这里一定会有所遗漏。:-)

transistors relay automotive

— 阿尔·科普
source

4

你的车几岁了？您是否尝试过研究将继电器转换为固态？

— 安迪（aka Andy）

32

我仍然记得有人称晶体管为“三足式保险丝” ...

— 布赖恩·德拉蒙德

5

我只是在想一个车库里的家伙，试图弄清楚为什么有些东西不再起作用了。他按下按钮，等待继电器的“喀哒”声，但是他什么也听不到。是坏了还是晶体管？这可能不是原因，但它可能是可靠的支持。判断它们是否损坏更容易。

— 森培

3

一旦汽车将具有100％的SSR（而非机电），人们就会大喊大叫：好的旧继电器哪里去了？

— MarkoBuršič'16

3

@Sempie这是车库工人发现OBD系统的时间。

— 德米特里·格里戈里耶夫

88

继电器在温度方面更加稳定：密封继电器在-30°C和+ 70°C时具有基本相同的特性，这两种温度在汽车中均很常见。晶体管在-30°C和+ 70°C下的工作原理大不相同，因此必须设计原理图以解决这些变化。

我曾经研究过温度范围从-55°C开始的产品，该产品同时使用了继电器和半导体器件。关于设计的有趣之处在于，在-20°C以下，只有继电器部分才通电，这会激活空气加热器，并且只有在温度达到0°C时才打开半导体部分。

继电器还提供电流隔离，可以有效地限制故障。诸如短路之类的常见故障通常只会损坏一个继电器，而在基于晶体管的电路中，沿途的多个设备会受到影响。我敢打赌，即使空调或玻璃升降器死了，人们仍然希望汽车的电动机运转。

— 德米特里·格里戈里耶夫（Dmitry Grigoryev）
source

11

值得注意的是，固态设备通常可以使用光隔离器（或固态继电器，基本上是一个光隔离器和一个大晶体管）来提供隔离。

— 某处某人

3

@SomeoneSomewhere最初的问题是关于晶体管的。SSR很好，但比传统继电器贵。

— 德米特里·格里戈里耶夫

10

同样，与继电器相比，晶体管的主要优点是它们体积小且安静（无移动部件）。当您必须将数百万个智能手机安装到智能手机中时，这些功能非常重要，而对于汽车中的几十个用户而言，这些功能就显得尤为重要。引擎盖下有足够的空间容纳汽车需要的继电器，它们发出的小噪音被汽车本身的声音完全掩盖了。

— Darrel Hoffman

10

汽车继电器中的噪声实际上曾经是一种无意的可用性功能。典型的“闪烁器”声音源自打开和关闭闪烁灯时闪烁器继电器发出的声音。此“功能”告诉驾驶员方向指示灯亮起。现在，继电器变得更安静了，效果通常可以通过汽车立体声系统再现。

— 菲利普

1

@Philipp可用性方面的好处是，当我从旧的日产换到新的丰田时，我几个月都没有听到这种咔嗒声。

— zmechanic '16

45

汽车在现代电气环境中仍然（在现代仍然）。“ 12V电源”通常为13.5至15 V，有时可能会飙升至80V或更高。火花塞的电线上可能还会出现一些高频杂物。

至少在“相似的价格点”上，继电器比晶体管更好地忍受了这种滥用。

— 埃纳瓦尔
source

29

@DmitryGrigoryev，如果继电器的价格为1.00美元，并且有一个合适的，同样可靠的解决方案，价格为0.97美元，那么您可以确定福特/雪佛兰/丰田/等的工程师会选择它。

— Photon

13

通常，在不试图贬低任何特定汽车制造商@ThePhoton的情况下，即使不太适合或不太可靠，某些汽车制造商也会节省3美分。

— FreeMan'5

3

是什么导致峰值电压达到80v（或更高）？

— Digital Trauma

12

@DigitalTrauma快速关闭您的鼓风机。电机线圈中存储的所有能量都倾倒回电源导轨中。

— rdtsc '16

2

还请注意，白炽灯在冷时通常消耗的电流是其运行电流的十倍。可以轻松地指定继电器来处理这种电流浪涌。mosfet的电阻必须足够低才能处理。双极型将需要大量基础驱动。

— 理查德

11

中继只是经过充分尝试。我认为答案很简单。

机械师通常需要一个简单的解决方案，该解决方案效果很好。用继电器切换电路只是人们的想法。

我的兄弟在卡车上安装了一些特殊设备以供工作。他总是需要切换他想出的东西：“哦，让我们在里面放一个继电器！”。而且他是对的。为什么不？它通常是最简单的解决方案，并且效果很好。

在某些情况下，也可以使用声音反馈。只要考虑一下您的指标。

— 罗宾
source

声音和温度（温暖=主动）反馈的确在一定程度上起作用。我也看到过带有内置LED的继电器来指示状态，尽管不是在汽车上。

— 德米特里·格里戈里耶夫

@robin我听说继电器的寿命相对较短。.汽车标准继电器是否可靠得多？还是您在说ssr？

— seetharaman '16

11

汽车中的电压仅为12V左右，这意味着即使功率适中的组件也可能吸收大电流。我汽车上的破折号由四个12V 2W灯泡照亮。它们消耗666mA的电流只是为了点亮仪表板！如果您查看一下车内所有电路的保险丝，即使最小的保险丝也只有5A。大多数将在10-20A范围内，甚至更多。继电器之所以如此受欢迎，是因为它们耐用，接触电阻低，并且（有时）比可以处理相同电流的固态组件便宜。实际上，许多现代汽车确实使用固态继电器，但它们采用相同类型的砖包装，以免混淆任何机械手。

— 罗伯特·斯蒂夫勒
source

3

实际上，固态继电器更耐用，但这在汽车中并不需要。大多数继电器在每次电动机启动时都会激活一次，因此，在每天驾驶两次的10年中，它们将达到7200个周期左右。

— 德米特里·格里戈里耶夫

7

绝对正确我应该说“继电器足够耐用”。除非有其他电气问题，否则机械继电器几乎不会发生故障。他们使用的汽车

— 寿命最长。–罗伯特·斯蒂夫勒

2

@DmitryGrigoryev取决于汽车，那是不正确的。第二大继电器是风扇，电灯和喇叭继电器，它们全部循环多次，每次骑行不止一次（喇叭取决于路怒）。

— 路人

1

@Dmitry Grigoryev：根据我的经验，您的计算比“正常”值低约4倍。大约30,000个周期接近最小周期数。

— 吉尔

2

@guill大多数继电器的预期寿命超过30,000次

— 罗伯特·斯蒂夫勒

8

继电器比晶体管具有一些优势。

它们的导通电阻非常低。在高功率低压系统中，这很有价值，因为它可以提高效率并消除散热需求。
关闭时，它们的泄漏非常低。因此，它们的输出可以连接到未切换的电池电源，而不必担心耗尽电池。
它们对于尖峰，浪涌，温度变化等具有很强的抵抗性。汽车的环境在电气和热方面都是严酷的环境，设计晶体管电路以使其生存，还需要做大量的额外工作。
它们提供隔离。虽然汽车的所有接地最终都融合在一起，但隔离仍可用于控制返回电流的确切流向。
它们可以方便地用于高端或低端开关，其输入可以是高端或低端开关。使用N沟道FET（性能更好的类型）进行高端开关时，需要栅极驱动电压高于主电源电压。

继电器也比晶体管有一些缺点。

线圈需要相当大的功率。
循环寿命有限
他们身体很大

因此，对于不经常开关的大功率继电器，通常会获胜。对于复杂和/或高速控制的东西，固态电子设备通常会获胜。

— 彼得·格林
source

2

我可以保持这个简单吗？这辆车在一定条件下可以正常运行。正如上面其他人指出的那样，它们非常重要。要求包括组件质量的可靠性能模式。

底线...一个固态继电器总结了继电器的原因。

价钱。

提供继电器要比提供固态设备来执行该功能便宜。当固态设备的价格降到继电器价格以下时，汽车制造商将转向固态设备。在进行此类决策时，成本是主要驱动力。

编辑：

10安培继电器的成本是10安培汽车级功率MOSFET的10倍。–路人

因此，我不太确定这是一个公平的比较。我认为大多数汽车继电器承载的电流要比这多。（25到60安培？）另外请记住，继电器完全隔离了信号和输出。假设汽车原始设备制造商希望保留该隔离概念。经过优化隔离的30安培MOSFET的运行成本是多少？哦，最好将其放入一个漂亮的插入式容器中，最好是将其替换成现有继电器的完美替代品。

此外，还有一个与PRICE相关的因素。请记住，那里的供应商已经投资了数百万美元来使他们的继电器制造工厂自动化和工具化。此外，他们雇用了一大堆人。您认为这些人对中继收费多少？答：尽可能多地摆脱困境。猜猜当汽车原始设备制造商（OEM）告诉这些人他们正在考虑转换为Mosfet技术时会发生什么……您猜对了，价格立即下跌。他们亏本也许没关系，他们有巨额的摊销和固定成本，还有很多员工。

Mosfets相对于中继器的真正价格优势在纯粹的商业原因下推迟了大约五年的实施时间，这不足为奇。如果其中一些企业与OEM达成了甜心交易，这也不会令我感到惊讶（例如，我想在我的过程中投入大量资金以降低我的人工成本，从而降低我的价格，但是只有在以下情况下，我才会这样做）我对产品有5年的合同承诺。）

— 邮编
source

3

10安培继电器的成本是10安培汽车级功率MOSFET的10倍。

— 路人

1

most automotive relays carry more current than that. 25 to 60 amps?变化。确保主开关电源。但是风扇，水泵，前灯，喇叭通常为5〜20。

— 路人

Additionally remember we're totally isolated between signal and output with the relay.不是它们的接线方式。大多数电源由开关电路连接的同一电源供电。根据我所见的布线原理图，隔离似乎并不重要。典型的主机，前灯和喇叭i.stack.imgur.com/TDWEC.png i.stack.imgur.com/9mkUy.png来自99凯美瑞。没有隔离。当所有东西大部分都是12V且使用相同的电池时…

— 路人

0

由于以下原因，将使用继电器代替半导体组件

更耐用-宽工作温度范围，峰值。
无需散热器。
状态电阻非常低。
在关闭状态下完全隔离负载。
与相同的导电半导体相比，成本低。
服务的观点-（大多数汽车继电器和保险丝都是即插即用的...）-当我们使用半导体时，这很难（必须将其从PCB上拆除）

— Satish Singupuram
source