Разработка и производство электронных компонентов и устройств Светодиодные Лампы и Твердотельные Реле

Новые разработки быстродействующих твердотельных коммутаторов для изделий специального назначения

Развитие микроэлектроники в последнее время привело к её внедрению в различные области техники. Особенно большой интерес представляет создание на её основе устройств коммутации силовых цепей, предназначенных для управления системами питания.

Данная задача существовала давно, и до недавнего времени решалась при помощи применения электромагнитных реле, изготовление и применение которых вызывало определённые затруднения, связанные с большим разбросом характеристик управляемых систем.

Применение достижений микроэлектроники позволило создать новый класс приборов, называемый твердотельными реле с гальванической развязкой, который по всем параметрам превосходит электромагнитные реле:

  • — большая надежность и долговечность;
  • — больший температурный диапазон эксплуатации;
  • — неизменное контактное сопротивление в течение всего срока службы;
  • — отсутствие дребезга и «пригорания» контактов;
  • — отсутствие акустического шума от работы механических контактов;
  • — совместимость по входу с логическими микросхемами стандартных серий, обеспечивающая возможность непосредственной интеграции твердотельных реле в цифровые устройства;
  • — большая виброустойчивость и ударопрочность;
  • — лучшие характеристики изоляционных свойств как между входом и выходом реле, так и высокое сопротивление изоляции корпуса.

Кроме того, применение в конструкции ТТР изделий микроэлектроники позволило осуществить переход к интегральным исполнениям силовых коммутаторов, включающих в рамках гибридной технологии дополнительные функциональные возможности и сервисные функции, объединённые общим понятием «технический интеллект».

Таким образом, твердотельное реле наряду с основной функцией по применению в аппаратуре — коммутация или гальваническая развязка — позволяет диагностировать состояние коммутируемой нагрузки, информировать о статусе коммутируемой нагрузки и предотвращать перегрузку в коммутируемой цепи.

Одним из предприятий, специализирующихся на выпуске полупроводниковых приборов силовой электроники модульного исполнения, с выходными каскадами на тиристорах, IGBT, МОП транзисторах является ЗАО «Протон-Импульс» (г. Орел).

В настоящее время предприятие завершает разработку четырех новых базовых исполнений ТТР с различными величинами коммутируемого тока и напряжением качества «ВП», предназначенных для работы в изделиях специального назначения. Базовые исполнения разрабатываемых изделий представлены в таблице 1.

Помимо базовых функций возможно добавление функций контроля статуса выхода и защиты от КЗ в цепи.

Таблица 1 – Базовые исполнения разрабатываемых ТТР

Исполнения ТТР Коммутируемое напряжение, В Коммутируемый ток, А Напряжение изоляции, В Напряжение управления и питания, В
Исполнение 1 100 100 3000 27
Исполнение 2 200 60 3000 27
Исполнение 3 400 20 3000 27
Исполнение 4 600 10 3000 27

Применяемая в ТТР базовая схема силового транзисторного ключа является универсальной и позволяет применить ТТР в двуполярном (рисунок 1) и однополярном (рисунок 2) включении для коммутации как переменного, так и постоянного тока.

Соответственно последовательное подключение двух ТТР, при подаче противофазных сигналов управления, позволяет производить переключающую коммутацию в одной цепи.

Аналогично решается задача для трех и более цепей включения либо переключения.

 

Рисунок 1 – Двуполярное включение ТТР        Рисунок 2 – Однополярное включение ТТР

В ходе работы предусматрена разработка:

  • DC-DC преобразователь, управляемый ШИМ-контроллером, включающий трансформатор на ш-образном сердечнике с зазором обеспечивающий повышенную стойкость к воздействию электромагнитных помех, выпрямитель на диодах Шотки;
  • схемы разряда обеспечивающей требуемые времена фронтов, задержек включения и выключения каналов ТТР;
  • схем контроля и формирования сигнала о статусе коммутируемой нагрузки, контроля и защиты при коротком замыкании в нагрузке и формирования сигнала срабатывания защиты, управляемых аналоговыми компараторами.

В разрабатываемом ряде ТТР предусматривается применение кристаллов n-канальных силовых транзисторов выполненных по N-МОП – технологии «Trench» с вертикальным каналом с технологическими нормами не более 1,0 мкм, ультранизким сопротивлением канала и стойкостью к воздействию специальных факторов – 3УС, 1К.

 

Основные параметры разрабатываемого ряда ТТР приведены в таблице 2.

 

Таким образом, данные реле охватывают значительный диапазон токов и напряжений и обеспечивают необходимые требования защиты, что позволяет использовать их в различных отраслях промышленности, занимающихся выпуском изделий специального назначения.

Яндекс.Метрика