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 604 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 604 0
Комментарии
Рекомендуем
Организация пакетной ретрансляции данных в условиях сложного радиопокрытия: опыт применения Forth на платформе HC12

Организация пакетной ретрансляции данных в условиях сложного радиопокрытия: опыт применения Forth на платформе HC12

Крыши из металлочерепицы и другие металлические конструкции хранилищ зернопродуктов препятствуют прохождению радиоволн и не позволяют сформировать одноточечное подключение радиоканала. Поскольку мощность HC12 [1] ограничена, используется метод ретрансляции данных, которые организованы в структурированные пакеты. Структура пакетов подобна известному протоколу AX25 [2], содержит данные и адресную информацию, что позволяет организовать их перемещение по модулям HC12 и выполнить ретрансляцию данных. В адресации зарезервировано подключение до 6 ретрансляторов-репитеров (РПТ), что при средней дистанции 500–1000 метров между ними позволяет получать устойчивые данные от источников на расстоянии до 3–6 километров. Источник данных – термоштанга (ТШ) удалённого контроля температуры зерна [3], при перемещении по территории складов автоматически подключается к доступному РПТ. Практическое применение всего двух РПТ позволяет обеспечить доступ к измерению для комплекса складов с полностью металлическими крышами на площади около 1000×500 метров и ещё «обойти» корпус элеватора вертикального хранения из железобетона для доступа к данным в лаборатории объекта. Приведена схема, конструкция и программное исполнение РПТ. Дополнительно в конструкции предусмотрены шины интерфейсов RS-485, 1-Wire, I²C и установочные позиции для возможного подключения датчиков температуры, влажности и различных газов.
18.09.2026 82 0
К 130-летию со дня рождения  великого советского физика  Игоря Евгеньевича Тамма.  Часть 5. Как были открыты плазмоны

К 130-летию со дня рождения великого советского физика Игоря Евгеньевича Тамма. Часть 5. Как были открыты плазмоны

Продолжаем серию статей о научном наследии Игоря Тамма. В предыдущих статьях мы рассмотрели, как его идеи, изложенные в статьях 1930–1950-х годов, повлияли на развитие нового научного направления «плазмоники», изучающего взаимодействие света с электронами в металлах и эффекты локализации света в объёмах меньше его длины волны. В частности, мы разобрали некоторые темы: современные быстродействующие электрооптические модуляторы, поверхностные состояния Тамма, запрещённые фотонные зоны, фотонные кристаллы («Современная электроника» № 7–9, 2025), а также экситон-поляритоны и фонон-поляритоны («Современная электроника» № 4, 2026). В этой статье мы расскажем о том, как научное предвидение Игоря Тамма позволило правильно прогнозировать именно те направления исследований, где были открыты объёмные и поверхностные плазмоны.
27.07.2026 СЭ №6/2026 398 0

ООО «ИнСАТ»  ИНН 7734682230  erid = 2SDnjc8wWn7
ООО «ИнСАТ»  ИНН 7734682230  erid = 2SDnjcRFNsu
  Подписывайтесь на наш канал в Telegram и читайте новости раньше всех! Подписаться