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 522 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 522 0
Комментарии
Рекомендуем
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 169 0
Примеры измерения импульсной компоненты электромагнитного поля ОНЧ-диапазона на фоне сейсмической активности. Часть 2

Примеры измерения импульсной компоненты электромагнитного поля ОНЧ-диапазона на фоне сейсмической активности. Часть 2

Данная статья является продолжением работы «Примеры измерения импульсной компоненты электромагнитного поля ОНЧ-диапазона на фоне сейсмической активности» (Современная электроника. 2025. № 7. С. 39–43), в которой приведены экспериментальные данные импульсной компоненты естественного электромагнитного поля (И.К. Э-М. П.) ОНЧ-диапазона (600…3600 Гц), синхронно зарегистрированные на двух разнесённых по широте авроральных обсерваториях ПГИ Баренцбург (78,08°, 14,2°; арх. Шпицберген) и Ловозеро (67,97º, 35,08º; Мурманская обл., РФ). Для сопоставления сейсмической активности с АЧХ и АВХ И.К. ОНЧ-сигнала использованы архивные данные норвежской сети NORSAR, а также приведены некоторые характеристики гелиогеофизических факторов, влияющих на состояние нижней ионосферы: вариации магнитного поля Земли (Hx, Hy, Hz) и временны́е периоды освещённости Солнцем нижних слоёв ионосферы (h < 90 км) в пунктах регистрации ОНЧ-сигнала. Приёмно-регистрирующая аппаратура, используемая на обсерваториях, выполнена по идентичной схеме и состоит из приёмника ОНЧ-диапазона со взаимно ортогональным расположением приёмных рамочных антенн [1] и последовательного анализатора спектра импульсных сигналов [2].
24.07.2026 СЭ №6/2026 223 0

  Подписывайтесь на наш канал в Telegram и читайте новости раньше всех! Подписаться