СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА 7/2016

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ 52 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2016 Твердотельные реле средней и большой мощности как класс приборов для изделий спецназначения В статье пойдёт речь о твердотельных реле специального назначения, их устройстве, особенностях, зарубежных аналогах, перспективах и сложностях при проектировании и изготовлении такого класса приборов. Отдельно автор остановится на выбранных тенденциях на мировом и отечественном рынках. Дмитрий Сосорин (г. Орёл) Если внимательно посмотреть на рынок российских производителей твердотельных реле (Solid-State Relay) специального назначения (далее ТТР), то окажется, что их можно пересчитать на пальцах одной руки. Что представляет собой ТТР? На пер- вом этапе это была гибридная сборка с гальванической (оптической или трансформаторной) развязкой и схе- мой управления (включения/выклю- чения) выходных силовых полупро- водниковых элементов (транзисто- ров, тиристоров и пр.). В дальнейшем стало понятно, что выходной каскад ТТР можно защитить от превышения напряжения и тока, от тока короткого замыкания и перегре- ва, а также своевременно сообщить о включении защиты или о выходе из строя реле посредством статусно- го сигнала. Так ТТР начали эволюцио- нировать. Рассмотрим один из элементов ТТР – гальваническую развязку. Среди разра- ботчиков до сих пор не утихают споры, какая развязка лучше – оптическая или трансформаторная? Трансформаторная развязка извест- на с давних пор и её несомненным пре- имуществом является высокое быстро- действие реле (единицы микросекунд) и высокие показатели стойкости к воз- действию спецфакторов – до 4У. Одна- ко не стоит забывать о её недостатках: большие габариты и масса, меньше устойчивость к механическим воздей- ствиям, сложность настройки и под- держания заданных параметров. Кро- ме того, при коммутации постоянно- го тока необходимо включать в схему управления реле генератор перемен- ного тока с последующим преобразо- ванием его в постоянный после раз- вязки. Преимущества оптронной развяз- ки: малые габариты и масса, простота и удобство в применении, исключение из схемы лишних элементов (преоб- разователей DC/AC и AC/DC). В каче- стве недостатков можно назвать высо- кую стоимость по сравнению с дру- гим видом развязки и максимальную стойкость к внешним воздействующим факторам на уровне лишь 2У, а также невысокий верхний предел темпера- турного диапазона работы в районе +85...125 ° С. У многих разработчиков есть опа- сения, что со временем светодиод в оптроне деградирует, в связи с чем срок службы всего изделия уменьша- ется. Как правило, производители ТТР специального назначения указывают минимальный ток управления реле на уровне 10 мА. Фактически светодиод начинает излучать заметный свет при пропускании тока величиной 1–2 мА, а уровень в 10 мА выбран с учётом воз- можного изменения свойств светоди- ода, а также он позволяет существенно увеличить скорость включения реле. То есть производитель уже учёл этот фактор в своих изделиях, и разработ- чикам не стоит переживать по этому поводу. Кроме того, есть пожелания разра- ботчиков о снижении величины управ- ляющего сигнала для ТТР до уров- ня 5–7 мА, чтобы можно было управ- лять реле напрямую с контроллера или микропроцессора. Однако эти пожела- ния не всегда реализуемы на практике, так как необходимо внимательно оце- нить уровень шумов в аппаратуре, что- бы случайный шум величиной в 1–2 мА не стал сигналом для включения реле. В настоящее время зарубежные про- изводители ТТР категории Military выпускают их в металлостеклянных корпусах. Также у разработчиков поль- зуются спросом ТТР в пластмассовых корпусах с керамической теплопрово- дящей подложкой категории Industry. Причём интересно, что иностранные производители позиционируют их как класс приборов, коммутирующих отно- сительно небольшие токи: ● однополярный постоянный ток (выходной каскад – МОП-тран- зистор): Micropack Industries 53506 series (5 А, 10 А, 15 А / 90 VDC), 53507 series (10 А, 15 А, 25 А / 100 VDC), 53513 series (5 А, 10 А, 15 А / 100 VDC), 53514 series (5 А, 10 А, 15 А / 100 VDC ); National Hybrid 90 000 series (10 А, 20 А / 28...270 VDC); Teledyne Relays LD00KQ (20 A / 270 VDC), LD00KM (10 A / 270 VDC), PC270 series, PC 028 series; Clare CPC1708 (24 A / 60 VDC), CPC1709 (32 A / 60 VDC), CPC1718 (32 A / 100 VDC), CPC1727 (20 A / 250 VDC), CPC1777 (1779) (15 A / 600 VDC), CPC1998, CPC40055ST, CPC44055ST (20 A / 800 VAC); Leach International P170 (15 A / 28 VDC), P150 (30 A / 28 VDC), P140 (1...10 A / 28 VDC); International Rectifier RDHA 7205SF06A1NK (20 A / 60 VDC), RDHB710SE20A2SX (10 A / 100...200 VDC); ● постоянный ток любого направле- ния (путём встречно-параллельно- го включения МОП-транзисторов выходного каскада) и переменный ток частотой до 400 Гц: Teledyne Relays QB (±7,5 A / 150 V); Clare CPC1909 (±15 A / 60 V), CPC1908 (±15 A / 60 V), CPC1918 (±15 A / 100 V), CPC1927 (±15 A / 250 V), CPC1967 (±13 A / 400 V), CPC1977 (±12 A / 600 V); ● переменный ток частотой до 400 Гц (выходной каскад выполнен на симисторах): Teledyne Relays 652 series (25 A / 250 VAC), KA/LA (7,5 A / 250 VAC); Tyco Electronics JSP10 (25 А / 250 VAC); Leach International P111 (25 A / 250 VAC). Отечественные производители уже частично восполнили нишу ТТР категории Military на российском рынке: