What is PCB Relay？

O que é um relé de PCB?

Os relés de PCB (Printed Circuit Board Relays) são relés em miniatura que podem ser montados diretamente em uma PCB para energizar e desenergizar circuitos por meio de sinais de controle de forma inteligente. Sua função principal é controlar com segurança os circuitos de alta tensão usando circuitos de baixa potência e, ao mesmo tempo, fornecer isolamento de corrente - uma vantagem fundamental que os interruptores transistorizados não podem substituir.

Principais vantagens

1. Integração compacta

Projetado para PCBs, ele é pequeno e leve, suporta a instalação do processo de furo passante e é adequado para o layout de placas de circuito de alta densidade.

2.Segurança elétrica

O isolamento físico (separação de contatos e bobinas) protege o lado de controle de baixa tensão da interferência do lado de alta tensão, reduzindo o risco do sistema.

3.Adaptação flexível

Vários tipos (por exemplo, relés de sinal, relés de potência, relés de estado sólido, etc.) estão disponíveis para atender a diferentes requisitos de tensão/corrente.

Características do relé de PCB

1. Alta capacidade de transporte de tensão/corrente

Projetado para aplicações de alta tensão (por exemplo, 220V CA/CC em controle industrial) e alta corrente (10A+) para garantir a comutação estável de cargas de energia.
Aplicações típicas: controle de motores, sistemas de distribuição de energia, proteção de gabinetes elétricos.

2.Tecnologia de semicondutores (Relé de estado sólido/SSR)

Projeto sem contato: Comutação eletrônica por meio de semicondutores (por exemplo, MOSFETs, tiristores), sem desgaste mecânico e com vida útil mais longa.
Baixa interferência: evita faíscas e ruídos eletromagnéticos dos contatos de relé tradicionais, adequados para equipamentos eletrônicos de precisão.
Cenários aplicáveis: comutação de alta frequência (como controle de sinal PLC), ambiente à prova de explosão.

3.Função de disparo com retardo

Módulo de relé de tempo integrado, o atraso da ação pode ser definido (por exemplo, 0,1s a 10s) para controle de tempo ou prevenção de disparos falsos.
Exemplo: partida suave do motor, proteção de buffer de falha de energia do equipamento.

4.Proteção 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 proteção: módulos de potência, transformadores, dispositivos semicondutores de alta potência.

5.Proteção de frequência (específica do sistema CA)

Monitors AC frequency (e.g. 50/60Hz) and triggers tripping when abnormal (±5% offset) to prevent equipment damage.
Aplicações típicas: proteção conectada à rede do gerador, monitoramento da saída do inversor.

Composição da estrutura principal

Os relés de PCB são compostos principalmente pelos seguintes componentes principais:
Bobina eletromagnética: o componente do núcleo que gera um campo magnético quando energizado.
Armadura (armature): peça móvel de ferro acionada pelo campo magnético, que controla diretamente a abertura e o fechamento dos contatos.
Contatos: incluindo normalmente abertos (NO), normalmente fechados (NC) e comuns (COM), usados para energizar e interromper o circuito.
Mecanismo de mola/reinicialização: Retorna a armadura ao estado inicial dos contatos quando há perda de energia.
Yoke:Uma estrutura magneticamente condutora que concentra o campo magnético para aumentar

Como funciona um relé de PCB?

1. Estágio de excitação

Quando o circuito de controle aplica uma tensão nominal (por exemplo, 5V CC/24V CC) à bobina, a corrente passa por ela.
A bobina gera um campo eletromagnético que magnetiza o garfo e atrai a armadura para o núcleo.

2.Ação de contato

A armadura aciona o mecanismo de contato:
Contato normalmente fechado (NC): interrompe a conexão.
Contato normalmente aberto (NO): conexão fechada.
Nesse ponto, o circuito de carga é conectado ou cortado (dependendo da configuração do contato).

3.Reiniciar o estágio

Quando a bobina é desenergizada, o campo magnético desaparece e a força da mola empurra a armadura para reiniciar.
Os contatos retornam ao seu estado inicial (NF fechado, NA desconectado).

Tipos de PCB de relé

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. Polo único de acionamento único (SPST, Single Pole Single Throw)

Estrutura: 1 conjunto de contatos, apenas 1 posição de condução (normalmente aberto ou normalmente fechado).
Função:A forma mais simples de comutação, apenas um único circuito pode ser energizado.
Símbolo:
┌───────┐
│ ○───┤ (Normally open type)
└───────┘
Aplicações típicas: comutação de energia, controle de LED e outros cenários básicos de liga/desliga.

2. Simples polo duplo acionamento (SPDT), Pólo único e duplo lance)

Estrutura: 1 conjunto de contatos, 2 posições de condução (normalmente aberto + normalmente fechado + terminal comum).
Função:O terminal comum (COM) pode ser comutado para dois circuitos independentes, realizando dois controles seletivos.
Símbolo:
┌───────┐
│ ○───┤ (COM→NO)
│ ○───┤ (COM→NC)
└───────┘
Características:
Dois estados: padrão fechado (NC) ou padrão desconectado (NO).
Há uma breve desconexão durante a comutação (Break-before-make).
Aplicações: comutação de sinal, controle de avanço e retrocesso do motor.

3.Duplo polo simples (DPST, Double Pole Single Throw)

Estrutura: 2 grupos de contatos independentes, cada grupo com 1 posição de condução (equivalente a dois SPST em paralelo).
Função: Controle sincronizado de dois circuitos, mas cada grupo de contatos só liga e desliga uma vez.
Símbolo:
┌───────┐
│ ○───┤ (Contact 1)
│ ○───┤ (Contact 2)
└───────┘
Aplicação:Corte simultâneo da linha de fogo/zero (por exemplo, chave de segurança), controle de potência dupla.

4.Duplo polo e duplo lance (DPDT, Double Pole Double Throw)

Estrutura: 2 grupos de contatos, cada grupo com 2 posições de condução (equivalente a dois SPDT em paralelo).
Função: Comutação independente de dois circuitos bidirecionais para dar suporte à lógica de controle complexa.
Símbolo:
┌───────┐
│ ○───┤ (COM1→NO1)
│ ○───┤ (COM1→NC1)
│ ○───┤ (COM2→NO2)
│ ○───┤ (COM2→NC2)
└───────┘
Características:
Pode controlar duas cargas na direção para frente/para trás ao mesmo tempo (por exemplo, acionamento de ponte H de motor CC).
Aplicações: automação industrial, controle de juntas de robôs.

Requisitos básicos de projeto para relés de PCB

Para garantir a confiabilidade e a estabilidade de longo prazo dos relés em PCBs, o projeto deve considerar seleção de materiais, otimização de layout, especificações de processoe proteção ambiental. Abaixo estão os princípios básicos de design:

1. Material e espessura da placa de circuito impresso

• Espessura do substrato:
• Recomendado: 1,6 mm (padrão para montagem através de orifícios) para garantir a resistência mecânica e minimizar a deformação da solda.
• For high-frequency/high-density applications, 0.8–1.0mm may be used (evaluate bending resistance).
• Tipo de substrato:
• Epóxi de vidro FR-4: General-purpose, heat-resistant (Tg ≥ 130°C), cost-effective.
• CEM-1/Paper Epoxy: Baixo custo, adequado para aplicações de baixo consumo de energia.

2.Espessura do condutor (folha de cobre)

• Opções padrão:
• 35μm (1oz): Traços de sinal de baixa corrente (<2A).
• 70μm (2oz): High-current load paths (e.g., contact circuits, ≥5A) to reduce temperature rise.
• Requisitos especiais: For high-current relays (>10A), consider localized copper thickening (e.g., 105μm).

3.Especificações de layout e espaçamento

• Proteção contra interferência eletromagnética (EMI):
• Mantenha as bobinas do relé pelo menos 5 mm de distância de componentes sensíveis (por exemplo, MCUs, chips ADC).
• Manter ≥2.5mm spacing entre os contatos de alta tensão e os traços de controle de baixa tensão (250V CA).
• Gerenciamento térmico:
• Evite colocá-lo próximo a componentes que geram calor (por exemplo, CIs de potência, transformadores) ou adicione vias térmicas.
• For high-temperature environments (>85°C), use heat-resistant relays (e.g., OMRON G5V series).

4.Montagem e proteção mecânica

• Processo de solda:
• Relés de furo passante: Soldagem por onda ou manual, garantindo juntas de solda completas e sem vazios.
• Relés SMT: Reflow soldering temperature profile must match relay specifications (typically ≤260°C).
• Resistência à vibração:
• Oriente os relés de modo que as forças de vibração/choque são perpendiculares ao movimento da armadura (reduz o acionamento falso).
• Para ambientes de alta vibração (por exemplo, automotivo), use relés com adesivo de absorção de choque ou molas reforçadas.

5.Limpeza e proteção

• Limpeza pós-soldagem:
• Use pasta de solda sem limpeza ou álcool isopropílico para remover resíduos de fluxo, evitando a corrosão por contato.
• Revestimento conformal:
• Aplique um revestimento protetor (por exemplo, poliuretano) em ambientes úmidos/contaminados para cobrir os pinos do relé e os traços da PCB.

Armadilhas de design e erros comuns

• Erro 1: Running high-voltage contacts parallel to signal traces → causes crosstalk.
  Solução: Use roteamento ortogonal ou adicione slots de isolamento.
• Erro 2: Insufficient coil drive current → incomplete contact engagement.
  Solução: Verifique se o circuito de acionamento fornece tensão/corrente nominal (por exemplo, 5V/20mA).

Tabela de referência de seleção de relé

Parâmetro	Valor/método recomendado	Notas
Espessura da placa de circuito impresso	1,6 mm (furo passante)	Aumento para 2,0 mm para alta vibração
Espessura do cobre	≥70μm for contacts, 35μm for coil	Engrossar caminhos de alta corrente
Espaçamento entre bobina e contato	≥5mm (low voltage) or per rating	≥2.5mm for 250V AC
Temperatura de solda	≤260°C (SMT)	Verifique a folha de dados do relé

Técnicas de montagem de relés em PCB

I. Especificações do processo de soldagem

• Métodos de solda

• Solda manual:
  • Use um 30- 6Ferro de solda de 0W com uma ponta limpa.
  • Mantenha a temperatura da ponta em 350°C max para evitar danos térmicos.
  • Soldar cada pino para ≤3 seconds para evitar superaquecimento.
• Solda automatizada:
  • Solda por onda:
  • Ajuste a altura da onda de solda para evitar o transbordamento para a placa de circuito impresso.
  • Perfil padrão: 260°C (±5°C) for 6 seconds.
  • Solda por refluxo (SMT):
  • Siga as curvas de temperatura específicas do relé (normalmente o pico ≤260°C).

• Notas críticas

• PCBs multicamadas: Uma massa térmica maior pode exigir um pré-aquecimento prolongado para garantir a formação adequada da junta de solda.
• Aplicação do Flux: Use fluxo sem limpeza para minimizar os resíduos pós-soldagem.

II.Instalação e grampo; conexão elétrica

• Tipos de montagem

• Furo passante (THT):
  • Os pinos são inseridos em orifícios perfurados e soldados no lado oposto.
  • Proporciona forte aderência mecânica para ambientes de alta vibração.
• Montagem em superfície (SMT):
  • Soldado por refluxo diretamente nos pads; ideal para projetos compactos.

• Diretrizes de fiação

• Terminais da bobina: Conecte-se aos sinais de controle (por exemplo, GPIO da MCU) com resistores limitadores de corrente, se necessário.
• Terminais de contato:
  • NO/NC/COM pinos conectados em série com circuitos de carga (motores, lâmpadas).
  • Certifique-se de que a largura do traço suporte a corrente de carga (por exemplo, 70μm Cu for 5A+).

• Requisitos de isolamento

• Manter ≥2.5mm creepage distance entre a bobina e os contatos de alta tensão (250V CA).
• Verificar a rigidez dielétrica (Isolamento de 1kV+) entre os circuitos de controle e de carga.

III.Etapas pós-instalação

• Arrefecimento e lâmpada de resfriamento; Limpeza

• Deixe a PCB esfriar naturalmente; evite o resfriamento forçado para evitar estresse térmico.
• Limpe os resíduos de fluxo com álcool isopropílico (IPA) se for usado um fluxo que não seja de limpeza.

• Inspeção e teste

• Verificação visual: Verifique se as juntas de solda estão brilhantes, côncavas e livres de pontes/rachaduras.
• Teste de continuidadeUse um multímetro para confirmar:
  • A resistência da bobina corresponde aos valores da folha de dados.
  • A continuidade do contato (estados NO/NC) comuta corretamente quando energizada.

IV.Armadilhas e soluções comuns

Problema	Causa	Solução
Ponte de solda	Excesso de solda ou desalinhamento	Ajuste da espessura do estêncil/perfil de refluxo
Relé superaquecido	Tempo de solda prolongado	Strictly limit soldering to ≤3s per pin
Contato intermitente	Junta de solda ruim ou contaminação	Refluxo/retrabalho com fluxo novo

Teste de relés de PCB

Quando um relé não está energizado, NO e NC permanecem abertos e fechados, respectivamente. É necessário um multímetro para testar o relé. Depois disso, você pode consultar as etapas a seguir para testar o relé da PCB:

1. Você precisa configurar o multímetro para o modo de verificação de continuidade.
2. É necessário testar a continuidade entre os contatos NF e os polos.
3. É necessário verificar a descontinuidade entre os contatos normalmente abertos e os polos.
4. Em seguida, energize o relé para energizar a bobina. Isso produzirá um som de clique. Isso ocorre porque os contatos estão agora mudando da posição Normalmente Fechado (NC) para a posição Normalmente Aberto (NO) em resposta ao campo magnético.
5. Será necessário verificar a continuidade entre os contatos normalmente abertos e os polos.
6. Teste a descontinuidade entre o contato NF e o polo.
7. Por fim, meça a resistência da bobina com um multímetro. Verifique se ela corresponde à resistência indicada no relé do fabricante.

Os relés de PCB podem ser usados como um sistema de proteção para um sistema de circuito inteiro.Embora sejam pequenos em tamanho, eles são eficazes na proteção de todo o sistema contra danos e operam com o mesmo princípio dos relés de tamanho padrão.

Se você precisar de ajuda?Entre em contato conosco em op@topfastpcb.com
Precisa de uma cotação de PCB ou PCBA? Obtenha uma cotação agora!

Leitura relacionada

1.Relé de montagem em placa de circuito impresso miniatura Songle Spdt
2.Relé de montagem em PCB superminiatura de 12v Spdt
3.Relé de montagem em placa de circuito impresso miniatura de 5 pinos Songle Spdt
4.Relé de 5 pinos
5.Relé de 30 ampères
6.Relé de detecção de tensão