Й.Янсен Курс цифровой электроники. Том 3. Сложные ИС для устройств передачи данных (1987) (1092083), страница 40

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 40)

Ток в обмотке создает магнитное поле, которое притягивает якорь, а этот якорь приводит в действие контактные язычки, на которых находятся переключающие контакты реле. Переключающим контактам уделяется особое внимание, так как онн обеспечивают качество соединения. Покрытие контактов зависит от их применения. Если они используются при малых токах, например, в логических схемах, то необходимо золотое покрытие. При работе в слаботочных схемах обычно исполь- Глава 8 зуются посеребренные контакты, в то время как при работе с сильным током предпочтение отдается платиновым контактам. Конструкция реле представлена иа рис.

3.32. Существуют сотни типов ЭМР для коммутации токов разной величины. ЭМР имеют одну или несколько пар контактов для включения в цепи с различной развязкой. Чем проще осуществляется переключение от одного контакта к другому, тем легче Рис. З.ЗЗ. Полупроводниковые реле (ППР). Снаружи к выкопан 1 а 2 полкаюееаа яС-цена. воюльауевав лав согласованна нагрузки. Гель пепененнаеа напнунннан изготовить реле. В данном случае речь идет о двухполюсном реле.

Полупроводниковые реле (ППР) состоят из двух встречно- параллельно включенных тнристоров с управляющей схемой (рис. 3.33). Для получения электрической развязки между первичной н вторичной цепями на входе полупроводникового реле предусмотрен элемент оптоэлектронной связи, а для работы перекл2очающего элемента при переходе через нулевой уровень подводимого переменного напряжения используются другие особенности схемы. ППР является типичным переключателем переменного тока н неприменимо для переключения постоянного тока.

Элемент отключается тогда, когда отключается вентнльное управление, а ток опускается ниже уровня, требуемого для удержания реле. Поскольку отключение происходит при уменьшении тока ниже уровня удержания, это может иногда вызывать сложности при отключения нагрузки с большой индуктивной составляющей. Особенностью таких нагрузок является то, что они задерживают ток в пндуктивностн, что замедляет отключение симистора или тиристора.

В следующеи фазе при задержке перехода тока через ноль в индуктивной нагрузке на переменное напряжение накладывается напряжение, обусловленное влиянием банг, Свяэь устройств обработки с внешней средой 247 и реле вновь замыкается через внутренние паразитные емкости. Следовательно, ППР не отключаются. На профессиональном языке это называется «залипаниемто 3.15. Преимущества и недостатки ЭМР н П ПР Как ЭМР, так н ППР имеют характерные преимущества н недостатки.

Часто ЭМР оказываются непригодными для применения, но в некоторых случаях они считаются идеальными. То же самое можно сказать и о ППР. В механизмах, подвергаемых сильным ударам и вибрациям, ЭМР может неожиданно замкнуть цепь тока. К замыканию и размыканшо контактов реле может приводить также и сильное магнитное поле. В этих случаях более пригодными являются ППР. Преимуществом ЭМР является очень низкое переходное сопротивление между контактами, поэтому контакты легко переносит кратковременные перегрузки.

Такие перегрузки могут возникать, например, при включении двигателей или ламп накаливания. В электродвигателе протнвоэлектродвнжущая сила, вырабатываемая вращающимся ротором, в момент включения еще не действует, поэтому ток может в 10 или 20 раз превышать номинальное значение.

Этот пусковой ток будет существовать всего несколько секунд, н его должен выдерживать элемент схемы, не допуская превышения рассеяния энергии в местекоитакта. В лампе накаливания сопротивление нити накала в холодном состоянии во много раз ниже, чем в нагретом состоянии. Здесь также имеет место ток включения, в несколько раз превышающий номинальное значение, что также может иметь значение для переключающего элемента.

Допустимый ток включения играет в ППР главную роль. Однако большое значение для определения допустимого рассеяния имеет не только величина этого тока, но и продолжительность его действия. Поэтому для ППР часто задают значение Р1, превышение которого приводит к выходу реле из строя. ППР в противоположность ЭМР неустойчивы также к кратковременным перегрузкам. В ЭМР перегрузка в худшем случае может вызвать сварнвание контактов друг с другом, но это поправимо, хотя, конечно, контакты от этого не становятся лучше. В большинстве сильноточных реле в принципе можно заменять контакты и обмотку, поэтому замена всего реле необязательна.

При этом мы имеем в аиду так называемые магнитные переключатели. А в ППР ошибка функционирования ведет к полной его непригодности. ЭМР применимы при экстремальных значениях температуры, от низких отрицательных до высоких положительных значе- Глава 3 ний (возникающих, например, вблизи нагревательной печи). Параметры ППР при экстремальных температурах могут оказаться такими, что становятся неприменимыми. Ток утечки и чувствительность симисторов и тпристоров зависят прежде всего от температуры полупроводникового слоя, а следовательно, и от температуры окружающей среды. Следует также отметить, что ЭМР имеют более низкое переходное сопротивление между контактами, а следовательно, меньшее рассеяние на контактных переходах.

Для ППР падение напряжения на включенном элементе имеет величину порядка 1 В, а это означает, что при значительных номинальных токах нельзя пренебречь рассеиваемой на них мощностью. Поэтому часто такие ППР монтируются с теплоотводом, что увеличивает нх габариты. В противоположность ППР охлаждение для ЭМР обычно не требуется. Однако ППР являются бесконтактными, а следовательно, безыскровыми переключателями, что нельзя сказать об ЭМР. Кроме того, в ППР отсутствуют шумы от якоря и контактов. В них переключение обычно осуществляется бесшумно.

Лишь иногда при быстром переключении улавливается интерференционный свист, что приводит к магнитострикции в полупроводниковых соединениях. ППР, как и биполярные транзисторы, имеют плохую стойкость к излучениям. Поэтому в радиоактивной среде предпочтительнее использовать ЭМР. Этому можно противопоставить такой недостаток ЭМР, как значительно меньший срок службы по сравнению с ППР. Однако именно срок службы играет существенную роль в тех средах, где затруднена замена элементов, например, из-за опасности излучения.

Из всего сказанного следует, что ЭМР, как и ППР, имеют специальные области применения. ППР открыли путь к таким областям применения, которым раньше даже не имелось альтернатив. Хотя в некоторых областях ЭМР больше не применяются, однако при разработке новой контрольно-измерительной аппаратуры, например„для регулирования процессов в ядерных реакторах, опять появляются области, в которых используется исключительно этот переключающий элемент.

Что касается вопросов стоимости, то можно сказать, что в настоящее время ЭМР и ППР стоят одинаково дорого, особенно в тех случаях, когда переключаются токи величиной до 10 А. Стоимость ЭМР, вероятно, больше снижаться ие будет, а ППР будут становиться дешевле, так как производство этих полупроводниковых элементов в отличие от ЭМР не является трудоемким. ЭМР управляется благодаря подаче в обмотку достаточно сильного тока. При управлении реле с тяжелыми контактами Связь Встройств обработки с внешней средой требуется большая энергия для получения контактного давления, необходимого для хорошего соединения.

Поэтому для переключения ЭМР требуется гораздо большая энергия, чем для ППР. Часто ППР непосредственно управляются логическими схемами типа ТТЛ и КМОП„в то время как для ЭМР в большинстве случаев необходим дополнительный усилитель. В начале этого раздела в качестве недостатка ЭМР указывалась невозможность применения нх в приборах, подвергаемых сильным ударам или воздействиям магнитных полей. В ППР возникает пиковая помеха в цепи переменного напряжения нли в монтажных проводах, которая ведет к нежелательным коммутационным процессам.

Другими свойствами ППР, которые также следует отнести к их недостаткам, являются эффекты теплового пробоя, прямого смещения и эффект дУ/й'1, вызывающие непредвиденное включение в произвольный момент времени. В процессе теплового пробоя при увеличении тока утечки н повышении температуры полупроводникового слоя происходит аамыкание ППР. Ток утечки уменьшает пороговое значение напряжения на входе переключающего элемента, в результате чего увеличивается чувствительность к помехам.

Прн дальнейшем увеличении токов утечки отпираются некоторые элементы, входящие в состав ППР, которое оказывается постоянно замкнутым. Эффект прямого смещения возникает, когда ППР работает при пиковом напряжении, которое может поступать от другого реле и наложиться на переменное сетевое напряжение. Еслиэти пики поступают регулярно, например, в течение одной фазы переменного напряжения, то ППР остается замкнутым. Во многих случаях этот недостаток можно устранить, если применить соответствующую фильтрацию.

Как мы уже упоминали, влияние эффекта бИпг приводит к внезапному измененито напряжения на нагрузке, которое может вызвать сгорание элементов ППР. Это явление возникает при нагрузках с относительно большимп индуктивными составляющими в тот момент, когда не происходит требуемого отключения нагрузки. 3.16. Устранение самопроизвольного включения ППР Самопроизвольное включение, которое происходит под действием помех, вызывает внезапное изменение напряжения или тока. Такое включение ППР часто происходит в произвольный момент времени без видимых причин. о Эффектом Л//Ф называется свмопроизвольное включение тиристорв при быстром нзллененин напряжения. — Лрим, ред. 250 раааа 8 При подключении омической нагрузки к помехозащищенной сети переменного напряжения обычно не возникает проблем.

Характеристики

Список файлов книги