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 355 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 355 0
Комментарии
Рекомендуем
Тестер микросхем MAX485

Тестер микросхем MAX485

Микросхемы серии MAX485 – это один из основных элементов перехода от линии связи к оборудованию обработки данных. Для проверки работоспособности MAX485 предлагаемый тестер имитирует все режимы работы передачи данных и контролирует правильность этого исполнения. Тестер работает в двух режимах: с персональным компьютером выводит данные результата проверки на экран или автономно с сигнализацией – на светодиод, который индицирует, прошла проверка или нет у тестируемой микросхемы. Линии связи подвержены внешним электромагнитным воздействиям, что влияет на микросхемы сопряжения: меняет их характеристики и затрудняет поиск неисправности. Предлагаемый тестер позволяет провести проверку используемых или вновь устанавливаемых микросхем, что ускоряет время ввода в эксплуатацию всей системы связи.
22.01.2026 СЭ №1/2026 104 0

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