Фильтр по тематике

Новые быстродействующие твердотельные коммутаторы

Твердотельные реле обеспечивают электрическую изоляцию между цепями контроля и силовыми цепями. Автор представляет класс твердотельных реле, предназначенных для управления системами питания.

20.11.2014 443 0
Новые быстродействующие твердотельные коммутаторы

До недавнего времени задача управления системами питания решалась при помощи электромагнитных механических реле. Известные недостатки электромеханических реле, такие как невысокая скорость работы, ограниченность электрического и механического ресурса, радио-помехи во время замыкания и размыкания контактов, возникновение проблем во время коммутации высоковольтных и индуктивных нагрузок на постоянном токе, привели к созданию функционально эквивалентных электронных приборов – твердотельных реле (ТТР) с гальванической развязкой.

Применение в конструкции ТТР современных решений в области микроэлектроники позволило осуществить переход к силовым коммутаторам в интегральном исполнении, использование которых в рамках гибридной технологии позволило придать им дополнительные функциональные возможности и сервисные функции. Современные ТТР уже по всем параметрам превзошли электромагнитные механические реле. Их отличают следующие свойства:

  • высокое быстродействие;
  • низкое электропотребление (на 95% меньше, чем у обычных реле);
  • большая надёжность и долговечность (свыше миллиарда срабатываний);
  • отсутствие механических деталей, подверженных износу;
  • больший температурный диапазон эксплуатации;
  • неизменное контактное сопротивление в течение всего срока службы;
  • отсутствие шума, дребезга и «пригорания» контактов при коммутации;
  • совместимость по входу с логическими микросхемами стандартных серий;
  • большая виброустойчивость и ударопрочность;
  • высокое сопротивление изоляции корпуса;
  • высокий уровень изоляции между входными и коммутируемыми цепями;
  • возможность работы во взрывоопасной среде (отсутствие дугового разряда).

Твердотельное реле наряду с основной функцией по применению в аппаратуре – коммутация или гальваническая развязка – позволяет диагностировать состояние коммутируемой нагрузки, информировать о её статусе и предотвращать перегрузку в коммутируемой цепи.

Одним из предприятий, выпускающим полупроводниковые приборы силовой электроники модульного типа с выходными каскадами на тиристорах и IGBT-транзисторах (биполярный транзистор с изолированным затвором), является ЗАО «Протон-Импульс» (г. Орёл). В настоящее время предприятие завершает разработку четырёх новых базовых исполнений ТТР с различными величинами коммутируемого тока и напряжения (см. таблицу 1).

Электрические, механические и надёжностные характеристики этих приборов позволяют использовать их в изделиях специального назначения. Кроме того, в этих приборах возможно добавление функций контроля статуса выхода и защиты от перегрузки в коммутируемой цепи.

Применяемая в ТТР базовая схема силового транзисторного ключа является универсальной. Она позволяет применять эти приборы для коммутации как переменного, так и постоянного тока в двухполярном и однополярном включениях (см. рисунок). Соответственно, последовательное подключение двух ТТР при подаче противофазных сигналов управления позволяет производить переключающую коммутацию в одной цепи. Аналогично решается задача для трёх и более цепей включения либо переключения.

В ходе работы над новыми ТТР предусмотрены следующие конфигурации узлов:

  • DC/DC-преобразователь, управляемый ШИМ-контроллером, включающий трансформатор на ш-образном сердечнике с зазором, обеспечивающий повышенную стойкость к воздействию электромагнитных помех, и выпрямитель на диодах Шоттки;
  • схемы разряда, обеспечивающие требуемые времена фронтов, задержек включения и выключения каналов ТТР;
  • схемы контроля и формирования сигнала о статусе коммутируемой нагрузки, контроля и защиты при коротком замыкании в нагрузке и срабатывания защиты, управляемой аналоговыми компараторами.

Новые ТТР изготовлены на базе кристаллов n-канальных силовых транзисторов, выполненных по технологии n-МОП с вертикальным каналом, с технологическими нормами не более 1,0 мкм, ультранизким сопротивлением канала и высокой стойкостью к воздействию специальных факторов – 3УС, 1К. Основные параметры разрабатываемого ряда ТТР приведены в таблице 2.

В заключение следует особо отметить, что данные ТТР охватывают большой диапазон коммутируемых токов и напряжений с необходимым уровнем защиты, что позволяет использовать их в различных изделиях специального назначения. Сейчас, когда объявлено о необходимости импортозамещения электронных приборов, это особенно важно.

Если вам понравился материал, кликните значок — вы поможете нам узнать, каким статьям и новостям следует отдавать предпочтение. Если вы хотите обсудить материал —не стесняйтесь оставлять свои комментарии : возможно, они будут полезны другим нашим читателям!

20.11.2014 443 0
Комментарии
Рекомендуем
К 130-летию со дня рождения великого советского физика Игоря Евгеньевича Тамма. Часть 4. История возникновения  концепции поляритонов

К 130-летию со дня рождения великого советского физика Игоря Евгеньевича Тамма. Часть 4. История возникновения концепции поляритонов

В прошлом году в журнале «Современная электроника» были опубликованы три статьи, посвящённые юбилею выдающегося российского физика-теоретика Игоря Евгеньевича Тамма (СОЭЛ № 7–9, 2025). В частности, были описаны современные быстродействующие электрооптические модуляторы, поверхностные состояния Тамма, запрещённые фотонные зоны и фотонные кристаллы. В этих статьях умышленно не затрагивались темы поляритонов, оптических состояний Тамма (ОСТ) и плазмон-поляритонов Тамма (ППТ). Поскольку ключевой вклад в раннюю разработку этих явлений в основном принадлежит российским учёным, целесообразно посвятить их открытию более подробные отдельные статьи. Ниже рассмотрены два основных типа гибридных фотонных частиц: экситон-поляритоны и фонон-поляритоны.  
24.04.2026 СЭ №4/2026 143 0
Телевизор с электронно-лучевой трубкой: разработки С.И. Катаева и их значение

Телевизор с электронно-лучевой трубкой: разработки С.И. Катаева и их значение

«…Наступит время… когда миллионы таких приборов, таких "электрических глаз" будут всесторонне обслуживать общественную и частную жизнь, науку, технику и промышленность…» Б. Розинг Семён Исидорович Катаев (1904–1991 гг.), советский учёный и изобретатель в области телевидения, доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки и техники – незаслуженно обделён вниманием популяризаторами истории электроники и телевидения в нашей стране. Тем не менее И.С. Катаев внёс значительный вклад в развитие инженерной мысли в СССР при разработке и усовершенствовании электронно-лучевых трубок (ЭЛТ), ставших на многие годы ключевой технологией, лежащей в основе экранов телевизоров и оборудования различного назначения. Катаев дополнил изобретение Зворыкина и по праву может считаться ещё одним «отцом» отечественного телевидения. В найденных документах роль Катаева прослеживается чётко, и в статье мы хотим это показать.
23.04.2026 СЭ №4/2026 137 0
Электронные системы диагностики, стимуляции и воздействия на человека на примере BAMH и управления –  на примере AE-Skin

Электронные системы диагностики, стимуляции и воздействия на человека на примере BAMH и управления – на примере AE-Skin

Путь будущих разработок в области современной электроники пролегает от визуального отображения окружающего пространства до тактильного. В этой связи представляют интерес система Bioinspired Adaptable Multiplanar mechano-vibrotactile Haptic (BAMH) – пневматически активируемый роботизированный электронный комплекс с интерфейсом из мягкого материала и система AE-Skin, обеспечивающая интерфейс между кожей человека и физическими поверхностями. Принцип её действия достаточно известен и заложен в управлении интерактивными экранами. В первой части статьи рассматриваются особенности новых разработок в области медицинской электроники и перспективы тактильного воздействия на кожу человека для лечения и изменения настроения. Во второй части представлен подробный разбор AE-Skin и примеры её совершенствования во всех сферах жизни человека: от управления посредством электронных тактильных датчиков миниатюрной формы до устройств на основе новых технологий, воспринимающих движения руками без прикосновения и без применения пироэлектрических детекторов, как управляющие сигналы для РЭА.
17.04.2026 СЭ №4/2026 183 0

ООО «ИнСАТ»  ИНН 7734682230  erid = 2SDnjdWbKyt
ООО «ИнСАТ»  ИНН 7734682230  erid = 2SDnje2F5cn
  Подписывайтесь на наш канал в Telegram и читайте новости раньше всех! Подписаться