What is PCB Relay？

¿Qué es un relé PCB?

Los relés PCB (Printed Circuit Board Relays) son relés en miniatura que pueden montarse directamente en una placa de circuito impreso para energizar y desenergizar circuitos mediante señales de control de forma inteligente. Su función principal es controlar de forma segura circuitos de alta tensión utilizando circuitos de baja potencia al tiempo que proporcionan aislamiento de corriente – una ventaja clave que los interruptores transistorizados no pueden sustituir.

Principales ventajas

1. Integración compacta

Diseñada para placas de circuito impreso, es pequeña y ligera, admite la instalación de procesos de taladro pasante y es adecuada para el diseño de placas de circuito impreso de alta densidad.

2.Seguridad eléctrica

El aislamiento físico (separación de contactos y bobinas) protege el lado de control de baja tensión de las interferencias del lado de alta tensión, lo que reduce el riesgo del sistema.

3.Adaptación flexible

Existen varios tipos (por ejemplo, relés de señal, relés de potencia, relés de estado sólido, etc.) para adaptarse a los distintos requisitos de tensión/corriente.

Características de los relés PCB

1. Alta capacidad de transporte de tensión/corriente

Diseñado para aplicaciones de alta tensión (por ejemplo, 220 V CA/CC en control industrial) y alta corriente (10 A+) para garantizar la conmutación estable de cargas de potencia.
Aplicaciones típicas: control de motores, sistemas de distribución de energía, protección de armarios eléctricos.

2.Tecnología de semiconductores (relé de estado sólido/SSR)

Diseño sin contacto: Conmutación electrónica mediante semiconductores (por ejemplo, MOSFET, tiristores), sin desgaste mecánico y mayor vida útil.
Baja interferencia: evita las chispas y el ruido electromagnético de los contactos de relé tradicionales, adecuado para equipos electrónicos de precisión.
Escenarios aplicables: conmutación de alta frecuencia (como el control de señales PLC), entorno a prueba de explosiones.

3.Función de disparo retardado

Módulo de relé temporizado incorporado, se puede ajustar el retardo de la acción (p. ej. 0,1s~10s) para controlar la temporización o evitar falsos disparos.
Ejemplo: arranque suave del motor, protección tampón de fallo de alimentación del equipo.

4.Protección de temperatura (relé térmico)

Integrated temperature sensor or bimetal to automatically disconnect the circuit when the ambient/load temperature exceeds the threshold value (e.g. 85°C).
Objetos de protección: módulos de potencia, transformadores, dispositivos semiconductores de alta potencia.

5.Protección de frecuencia (específica del sistema de CA)

Monitors AC frequency (e.g. 50/60Hz) and triggers tripping when abnormal (±5% offset) to prevent equipment damage.
Aplicaciones típicas: protección de generadores conectados a la red, supervisión de la salida de inversores.

Composición de la estructura central

Los relés PCB se componen principalmente de los siguientes componentes clave:
Bobina electromagnética: componente del núcleo que genera un campo magnético cuando recibe corriente.
Armadura (inducido): pieza de hierro móvil accionada por el campo magnético, que controla directamente la apertura y el cierre de los contactos.
Contactos: normalmente abiertos (NO), normalmente cerrados (NC) y comunes (COM), utilizados para activar y desactivar el circuito.
Mecanismo de resorte/reinicio: Devuelve la armadura al estado inicial de los contactos cuando se pierde la alimentación.
Yugo:Un marco magnéticamente conductor que concentra el campo magnético para aumentar

¿Cómo funciona un relé PCB?

1. Etapa de excitación

Cuando el circuito de control aplica una tensión nominal (por ejemplo, 5 V CC/24 V CC) a la bobina, pasa corriente a través de ella.
La bobina genera un campo electromagnético que magnetiza el yugo y atrae el inducido hacia el núcleo.

2.Acción de contacto

El inducido acciona el mecanismo de contacto:
Contacto normalmente cerrado (NC): interrumpe la conexión.
Contacto normalmente abierto (NA): conexión cerrada.
En este punto, el circuito de carga se conecta o se corta (según la configuración de los contactos).

3.Etapa de reinicio

Cuando la bobina se desenergiza, el campo magnético desaparece y la fuerza del muelle empuja el inducido a su posición inicial.
Los contactos vuelven a su estado inicial (NC cerrado, NO desconectado).

Tipos de relés PCB

The “Pole” and “Throw” of a relay are key parameters describing its contact configuration, which directly affects the circuit control capability. The following are common types and characteristics of PCB relays:

1. Un solo polo, un solo tirador (SPST, Single Pole Single Throw)

Estructura: 1 juego de contactos, sólo 1 posición de conducción (normalmente abierto o normalmente cerrado).
Función:La forma más simple de conmutación, sólo un circuito puede ser energizado.
Símbolo:
┌───────┐
│ ○───┤ (Normally open type)
└───────┘
Aplicaciones típicas: conmutación de potencia, control de LED y otros escenarios básicos de encendido/apagado.

2. Unipolar de doble efecto (SPDT, Unipolar Doble Tiro)

Estructura: 1 juego de contactos, 2 posiciones de conducción (normalmente abierto + normalmente cerrado + borne común).
Función:El terminal común (COM) puede conmutarse a dos circuitos independientes, realizando dos controles selectivos.
Símbolo:
┌───────┐
│ ○───┤ (COM→NO)
│ ○───┤ (COM→NC)
└───────┘
Características:
Dos estados: cerrado por defecto (NC) o desconectado por defecto (NO).
Existe una breve desconexión al conmutar (Break-before-make).
Aplicaciones: conmutación de señales, control de avance y retroceso de motores.

3.Doble polo y simple efecto (DPST, Double Pole Single Throw)

Estructura: 2 grupos de contactos independientes, cada grupo de 1 posición de conducción (equivalente a dos SPST en paralelo).
Función: Control sincronizado de dos circuitos, pero cada grupo de contactos sólo se enciende y apaga una vez.
Símbolo:
┌───────┐
│ ○───┤ (Contact 1)
│ ○───┤ (Contact 2)
└───────┘
Aplicación:Corte simultáneo de la línea de fuego/cero (por ejemplo, interruptor de seguridad), control de potencia doble.

4.Doble polo doble tiro (DPDT, Double Pole Double Throw)

Estructura: 2 grupos de contactos, cada grupo de 2 posiciones de conducción (equivalente a dos SPDT en paralelo).
Función: Conmutación independiente de dos circuitos bidireccionales para soportar lógicas de control complejas.
Símbolo:
┌───────┐
│ ○───┤ (COM1→NO1)
│ ○───┤ (COM1→NC1)
│ ○───┤ (COM2→NO2)
│ ○───┤ (COM2→NC2)
└───────┘
Características:
Puede controlar dos cargas en sentido de avance/retroceso al mismo tiempo (por ejemplo, accionamiento de motor de CC con puente en H).
Aplicaciones: automatización industrial, control de articulaciones robóticas.

Requisitos básicos de diseño para relés PCB

Para garantizar la fiabilidad y estabilidad a largo plazo de los relés en placas de circuito impreso, el diseño debe tener en cuenta selección de materiales, optimización del diseño, especificaciones del procesoy protección del medio ambiente. A continuación se exponen los principios básicos de diseño:

1. Material y grosor de la placa de circuito impreso

• Espesor del sustrato:
• Recomendado: 1,6 mm (estándar para montaje pasante) para garantizar la resistencia mecánica y minimizar la deformación de la soldadura.
• For high-frequency/high-density applications, 0.8–1.0mm may be used (evaluate bending resistance).
• Tipo de sustrato:
• FR-4 Vidrio Epoxi: General-purpose, heat-resistant (Tg ≥ 130°C), cost-effective.
• CEM-1/Papel Epoxi: Bajo coste, adecuado para aplicaciones de bajo consumo.

2.Espesor del conductor (lámina de cobre)

• Opciones estándar:
• 35μm (1oz): Trazas de señal de baja corriente (<2A).
• 70μm (2oz): High-current load paths (e.g., contact circuits, ≥5A) to reduce temperature rise.
• Requisitos especiales: For high-current relays (>10A), consider localized copper thickening (e.g., 105μm).

3.Especificaciones de disposición y espaciado

• Protección contra interferencias electromagnéticas (EMI):
• Mantenga las bobinas de relé al menos 5mm de distancia de componentes sensibles (por ejemplo, MCU, chips ADC).
• Mantener ≥2.5mm spacing entre los contactos de alta tensión y las trazas de control de baja tensión (250 V CA).
• Gestión térmica:
• Evite la colocación cerca de componentes que generen calor (por ejemplo, circuitos integrados de potencia, transformadores) o añada vías térmicas.
• For high-temperature environments (>85°C), use heat-resistant relays (e.g., OMRON G5V series).

4.Montaje y protección mecánica

• Proceso de soldadura:
• Relés pasantes: Soldadura por ola o manual, garantizando juntas de soldadura completas y sin huecos.
• Relés SMT: Reflow soldering temperature profile must match relay specifications (typically ≤260°C).
• Resistencia a las vibraciones:
• Orientar los relés de forma que las fuerzas de vibración/choque son perpendiculares al movimiento de la armadura (reduce los falsos disparos).
• Para entornos de altas vibraciones (por ejemplo, automoción), utilice relés con adhesivo amortiguador o muelles reforzados.

5.Limpieza y protección

• Limpieza posterior a la soldadura:
• Utilice pasta de soldar sin limpiar o alcohol isopropílico para eliminar los residuos de fundente, evitando la corrosión por contacto.
• Revestimiento conforme:
• Aplique un revestimiento protector (por ejemplo, poliuretano) en entornos húmedos/contaminados para cubrir las patillas del relé y las trazas de la placa de circuito impreso.

Escollos de diseño y errores comunes

• Error 1: Running high-voltage contacts parallel to signal traces → causes crosstalk.
  Solución: Utiliza enrutamiento ortogonal o añade ranuras de aislamiento.
• Error 2: Insufficient coil drive current → incomplete contact engagement.
  Solución: Asegúrese de que el circuito de accionamiento proporciona la tensión/corriente nominal (por ejemplo, 5V/20mA).

Tabla de referencia de selección de relés

Parámetro	Valor/Método recomendado	Notas
Espesor de PCB	1,6 mm (agujero pasante)	Aumentar a 2,0 mm para altas vibraciones
Espesor del cobre	≥70μm for contacts, 35μm for coil	Espesar las vías de alta corriente
Distancia bobina-contacto	≥5mm (low voltage) or per rating	≥2.5mm for 250V AC
Temperatura de soldadura	≤260°C (SMT)	Verificar la ficha técnica del relé

Técnicas de montaje de relés en placas de circuito impreso

I. Especificaciones del proceso de soldadura

• Métodos de soldadura

• Soldadura manual:
  • Usa un 30-6Soldador 0W con una punta limpia.
  • Mantener la temperatura de la punta a 350°C max para evitar daños térmicos.
  • Soldar cada pin para ≤3 seconds para evitar el sobrecalentamiento.
• Soldadura automatizada:
  • Soldadura por ola:
  • Ajuste la altura de la ola de soldadura para evitar el desbordamiento sobre la placa de circuito impreso.
  • Perfil estándar: 260°C (±5°C) for 6 seconds.
  • Soldadura por reflujo (SMT):
  • Siga las curvas de temperatura específicas del relé (normalmente pico ≤260°C).

• Notas críticas

• Placas de circuito impreso multicapa: Una mayor masa térmica puede requerir un precalentamiento prolongado para garantizar la correcta formación de la unión soldada.
• Aplicación de fundentes: Utilice fundente no-clean para minimizar los residuos post-soldadura.

II.Instalación y humedad; conexión eléctrica

• Tipos de montaje

• Agujero pasante (THT):
  • Las clavijas se insertan en los orificios taladrados y se sueldan en el lado opuesto.
  • Proporciona una fuerte unión mecánica para entornos de alta vibración.
• Montaje en superficie (SMT):
  • Soldado por reflujo directamente en las pastillas; ideal para diseños compactos.

• Normas de cableado

• Terminales de bobina: Conectar a las señales de control (por ejemplo, MCU GPIO) con resistencias limitadoras de corriente si es necesario.
• Terminales de contacto:
  • NO/NC/COM clavijas conectadas en serie con circuitos de carga (motores, lámparas).
  • Asegúrese de que la anchura de la traza soporta la corriente de carga (p. ej, 70μm Cu for 5A+).

• Requisitos de aislamiento

• Mantener ≥2.5mm creepage distance entre la bobina y los contactos de alta tensión (250 V CA).
• Verificar la rigidez dieléctrica (1kV+ aislamiento) entre los circuitos de control y de carga.

III.Pasos posteriores a la instalación

• Enfriar & Limpieza

• Deje que la placa de circuito impreso se enfríe de forma natural; evite el enfriamiento forzado para evitar el estrés térmico.
• Limpiar los residuos de flux con alcohol isopropílico (IPA) si se utiliza flux no-no-clean.

• Inspección y pruebas

• Control visual: Verifique que las juntas de soldadura estén brillantes, cóncavas y libres de puentes/fisuras.
• Prueba de continuidad: Utilice un multímetro para confirmarlo:
  • La resistencia de la bobina coincide con los valores de la hoja de datos.
  • La continuidad de los contactos (estados NA/NC) conmuta correctamente cuando están bajo tensión.

IV.Errores comunes y soluciones

Edición	Causa	Solución
Puentes de soldadura	Soldadura excesiva o desalineación	Ajustar el grosor del esténcil/perfil de reflujo
Relé sobrecalentado	Tiempo de soldadura prolongado	Strictly limit soldering to ≤3s per pin
Contacto intermitente	Mala unión de soldadura o contaminación	Reflow/retrabajo con fundente nuevo

Prueba de relés PCB

Cuando un relé no está excitado, NO y NC permanecen abiertos y cerrados, respectivamente. Se requiere un multímetro para probar el relé. Después de eso, puede consultar los siguientes pasos para probar el relé PCB:

1. Tienes que poner el multímetro en modo de comprobación de continuidad.
2. Tienes que comprobar la continuidad entre los contactos NC y los polos.
3. Tienes que comprobar la discontinuidad entre los contactos normalmente abiertos y los polos.
4. A continuación, active el relé para activar la bobina. Se oirá un chasquido. Esto se debe a que los contactos están cambiando de la posición Normalmente Cerrado (NC) a la posición Normalmente Abierto (NO) en respuesta al campo magnético.
5. Deberá comprobar la continuidad entre los contactos normalmente abiertos y los polos.
6. Prueba de discontinuidad entre el contacto NC y el polo.
7. Por último, mida la resistencia de la bobina con un multímetro. Compruebe que coincide con la resistencia indicada en el relé del fabricante.

Los relés PCB pueden utilizarse como sistema de protección para todo un sistema de circuitos.Aunque de pequeño tamaño, son eficaces en la protección de todo el sistema de los daños y operan en el mismo principio que relés de tamaño estándar.diseño de PCB requiere la plena consideración de todos los aspectos de los relés PCB.

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