СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №9/2014

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ 36 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 9 2014 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. Сергей Поплавный (г. Орёл) До недавнего времени задача управ- ления системами питания решалась при помощи электромагнитных механических реле. Известные недо- статки электромеханических реле, такие как невысокая скорость рабо- ты, ограниченность электрическо- го и механического ресурса, радио- помехи во время замыкания и раз- мыкания контактов, возникновение проблем во время коммутации высо- ковольтных и индуктивных нагрузок на постоянном токе, привели к соз- данию функционально эквивалент- ных электронных приборов – твер- дотельных реле (ТТР) с гальваниче- ской развязкой. Применение в конструкции ТТР современных решений в области микроэлектроники позволило осу- ществить переход к силовым ком- мутаторам в интегральном исполне- нии, использование которых в рам- ках гибридной технологии позволило придать им дополнительные функ- циональные возможности и сервис- ные функции. Современные ТТР уже по всем параметрам превзошли элек- тромагнитные 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 сопротив- ление в течение всего срока службы; ● отсутствие шума, дребезга и «приго- рания» контактов при коммутации; ● совместимость по входу с логиче- скими микросхемами стандартных серий; ● большая виброустойчивость и уда- ропрочность; ● высокое сопротивление изоляции корпуса; ● высокий уровень изоляции меж- ду входными и коммутируемыми цепями; ● возможность работы во взрывоопас- ной среде (отсутствие дугового раз- ряда). Твердотельное реле наряду с основ- ной функцией по применению в аппа- ратуре – коммутация или гальвани- ческая развязка – позволяет диагно- стировать состояние коммутируемой нагрузки, информировать о её статусе и предотвращать перегрузку в комму- тируемой цепи. Одним из предприятий, выпуска- ющим полупроводниковые прибо- ры силовой электроники модульно- го типа с выходными каскадами на тиристорах и IGBT-транзисторах (биполярный транзистор с изолиро- ванным затвором), является ЗАО «Про- тон-Импульс» (г. Орёл). В настоящее время предприятие завершает разра- ботку четырёх новых базовых испол- нений ТТР с различными величина- ми коммутируемого тока и напряже- ния (см. таблицу 1). Электрические, механические и надёжностные харак- теристики этих приборов позволя- Таблица 1. Базовые исполнения ТТР Исполнения ТТР Коммутируемое напряжение, В Коммутируемый ток, А Напряжение изоляции, В Напряжение управления и питания, В ТТР 1 100 100 3000 27 ТТР 2 200 60 ТТР 3 400 20 ТТР 4 600 10 Таблица 2. Основные параметры ТТР Наименование параметра и единица измерения Обозначение параметра Норма Режим измерения не менее не более Напряжение изоляции, В U из 3000 – I ут  10 мкА, t = 5 с Сопротивление изоляции, Ом R из 5 × 10 10 – U из = 500 В Напряжение питания, В U пит 18 36 Ток потребления в выключенном состоянии, мА I пот – 1 U пит = 27 В Динамический ток потребления во включённом состоянии, мА I пот – 50 Входной ток низкого уровня, мкА I вх0 – 1 U пит = 27 В, U вх = 0 В Входной ток высокого уровня, мА I вх1 – 5 U пит = 27 В, U вх = 27 В Время включ./выключ., мкс t вкл , t выкл – 30 U пит = 27 В, U ком =10 В, R н = 51 Ом Время нарастания/спада, мкс t нар , t сп – 1,5 Время задержки защитного отключения, мкс t зз – 6 Ток утечки на выходе, мкА I ут.вых – 20 U пит = 27 В