|
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ И ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ Твердотельные реле серии КР293. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники
Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Справочные материалы Интегральные гибридные микросхемы серии КР293 представляют собой коммутаторы сигналов постоянного и переменного тока с оптоэлектронной развязкой между входом и выходом. По своим электрическим параметрам и функциональным возможностям эти микросхемы во многих областях техники могут заменить электромеханические реле. Данное обстоятельство определило широкое использование в литературе термина "твердотельное реле" для обозначения интегральных схем новой серии коммутационных приборов, принцип работы которых достаточно подробно был рассмотрен в журнале "Радио" N2 за 1995 год. СОСТАВ СЕРИИ В настоящее время в состав серии КР293 входят пять типов твердотельных реле КР293КП1 КР293КП5, каждый из которых образован приборами двух типономиналов, например, КР293КП1 и КР293КП11. В свою очередь каждый типономинал микросхемы содержит три группы (группа А,Б и В). Условные графические изображения интегральных схем серии твердотельных реле представлены на рис.1. Одноканальные реле КР293КП1АВ, КР293КП11АВ, КР293КП3АВ и КР293КП31АВ выполнены в прямо- угольном пластмассовом шестивыводном корпусе 2101-6, а двухканальные микросхемы КР293КП2АВ, КР293КП21АВ, КР293КП4АВ, КР293КП41АВ, КР293КП5АВ и КР293КП51АВ - в восьмивыводном корпусе типа 2101-8. Микросхемы КР293КП1 КР293КП5 предназначены для коммутации сигналов как постоянного, так и пере- менного тока, а КР293КП11 КР293КП51 - только постоянного. Твердотельные реле КР293КП1АВ, КР293КП11АВ, КР293КП2АВ и КР293КП21АВ имеют, так называемые, нормально разомкнутые контакты, т.е. соответствуют реле типа А, а КР293КП3АВ, КР293КП31АВ, КР293КП4АВ и КР293КП41АВ являются реле типа В с нормально замкнутыми контактами. Микросхемы КР293КП5АВ и КР293КП51АВ могут вы- полнять функции реле типа С, работая на переключение.
Рис. 1 Классификация микросхем по группам в пределах каждого типономинала проводится по значениям предельно - допустимого напряжения коммутации Uком и физически связанной с ним величине выходного сопротивления твердотельного реле в открытом состоянии Rвых (Таблица 1). Таблица 1
Очевидно, что использовать типономиналы КР293КП2АВ, КР293КП4АВ и КР293КП5АВ вместо КР293КП21АВ, КР293КП41АВ и КР293КП51АВ для коммутации постоянного тока не целесообразно из-за высокого выходного сопротивления, а типономиналы КР293КП1АВ и КР293КП3АВ имеют определенное преимущество перед более дешевыми КР293КП11АВ и КР293КП31АВ, так как позволяют при необходи- мости в двое снизить выходное сопротивление прибора, работая в специальном режиме включения, когда 4 и 6 вывод микросхемы объединены и подключены к положительному, а вывод 5 - к отрицательному потенциалу схемы, соответственно. Приведенные в таблице1 значения параметров соответствуют следующим режимам измерения (Таблица 2): Таблица 2
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РЕЛЕ Твердотельные реле всех типономиналов серии КР293 унифицированы по входным характеристикам, кото- рые определяются параметрами используемого в приборе светоизлучающего диода инфракрасного диапазо- на. Зависимость величины прямого входного напряжения Vвх и выходного сопротивления Rвых от уровня входного тока в диапазоне температур приведены на рис. 2 и 3, соответственно.
Следует отметить, что уменьшение входного тока относительно номинального значения кроме непосредственного увеличения выходного сопротивления приводит также к широкому разбросу значений этого параметра, в то время как завышение входных токов практически не дает сколь-нибудь заметного улучшения статических характеристик прибора. Используя реле для коммутации аналогового сигнала в линейных схемах следует учитывать, что выходная вольт-амперная характеристика прибора нелинейна вне диапазона выходных напряжений -0.7 ...0.7 В, как это показано на рис.4. из-за шунтирующего действия встроенного диода сток-исток МОП-транзисторов.
Величина входного тока оказывает заметное влияние на динамические параметры твердотельного реле. Из приведенного рис.5 видно, что не следует работать на входном токе ниже номинального. В тоже время необходимо учитывать, что микросхемы серии КР293 сохраняют высокие показатели надежности, если средний входной ток не будет превышать 20 мА.
Простая схема, позволяющая получить требуемые входные ток и напряжение для надежного управления твердотельным реле представлена на рис.6.
Рис. 6 Резистор R1 устанавливает уровень входного тока, а резистор R2 применяется в том случае, если схема управления имеет ток утечки высокого уровня столь большой, что это не позволяет поддерживать напряжение на входе микросхемы менее 0.8 В. В случае, когда требуется уменьшить время включения прибора, рекомендуется дополнить схему RC- цепочкой импульсного управления светодиодом. В момент переключения через светодиод протекает импульсный ток, определяемый RС- цепочкой, состоящей из резистора R3 и конденсатора С. Величина импульсного тока не должна превышать предельно-допустимого значения для реле 150 мА, также следует помнить, что предельно допустимый уровень обратного напряжения на светодиоде не должен превышать 3В. ТЕПЛОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РЕЛЕ Твердотельное реле является полупроводниковым прибором, который сохраняет свои функциональные возможности и высокий уровень надежности, если рабочая температура p-n перехода, Tп, не превышает 125°С. Тепло к микросхеме может подводиться как из окружающей среды, температура которой Tс, так и в результате тепловыделения в самом приборе в результате резистивного нагрева главным образом в выходных цепях прибора при протекании тока. Степень перегрева p-n перехода определяется величиной, так называемого, теплового сопротивления кристалл - окружающая среда, Rк-с, которое для всех типономиналов микросхем серии КР293 составляет 60°С/W. Допустимая мощность Po(T), которую может рассеять прибор при данной температуре, определяется следующим соотношением: Pо(Tс) = ( Tп - Tс ) / Rп-с (1) Таким образом, используя зависимость выходного сопротивления прибора в открытом состоянии от температуры, можно определить допустимый средний рабочий ток нагрузки при заданной температуре окружающей среды. Так как, P(Tс) = (Iвых)2 * Rвых(Tп) (2), то из (1) и(2) получим: Iвых = ( Tп - Tс ) / Rп-с Rвых(Tп) 1/2 (3) Для примера определим значение допустимого тока нагрузки микросхемы КР293КП1Б при Tс = 85°С. Выходное сопротивление прибора при температуре 25°С составляет 25 Ом (см. таблицу 2), а отношение Rвых(125С)/Rвых(25С) по графику на рисунке равно 1.6, тогда Rвых(125С) = 25 * 1.6 = 40 Ом. Теперь, используя (3), найдем Iвых = ( 125 - 85 ) / (60 *40) 1/2= 0.12 (А) Заметим, что выражение (1) должно использоваться и для определения предельного выходного тока в выключенном состоянии, который при данных значениях температуры окружающей среды Tс и предельно-допустимом напряжении на выходе в состоянии выключено Uком не должен превышать значений, рассчитанных по следующей формуле: Iвых P(Tс)/Uком = ( Tп - Tс ) / ( Rп-с * Uком) (4) Так для микросхемы КР293КП1Б при Tс равной 85С найдем Iвых (125 - 85) / ( 60 * 250) = 280 (мкА). Хотя нахождение прибора в состоянии пробоя не является допустимым рабочим режимом, оценка неблаго- приятных условий должна быть выполнена заранее, что особенно важно при работе на индуктивную нагрузку. ВЫХОДНАЯ ЕМКОСТЬ В ВЫКЛЮЧЕННОМ СОСТОЯНИИ Эта емкость по сути есть емкость обратно смещенного диода сток-подложка МОП-транзистора в состоянии, когда через светодиод не протекает возбуждающий ток. Очевидно, что эта емкость обеспеспечивает неже- лательное прохождение переменного сигнала в нагрузку когда реле выключено. Упрощенная эквивалентная схема реле для переменного тока показана на рис.7
Рис. 7 Для снижения выходной емкости прибора используется свойство уменьшения баръерной емкости диода при увеличении обратного смещения на p-n-переходе. Смещение должно подаваться на один из выходных контактов реле, при этом напряжение смещения и максимальная амплитуда переменного сигнала в сумме не должны превышать предельно-допустимого напряжения на выходе прибора в выключенном состоянии. Такой способ подачи смещения показан на рис.8.
Рис. 8 При таком способе под обратным смещением будет находиться один из диодов МОП-транзисторов, другой диод в этом случае будет иметь нулевое смещение. Существует другой способ подачи напряжения смещения. Он заключается в использовании отрицательного источника напряжения который, например, имеется в телефонных станциях. Минус источника через высокоомный резистор подсоединяется к 5-му выводу микросхемы, как показано на рис.9, при этом оба диода будут находится под обратным смещением. Суммарная выходная емкость в этом случае будет в два раза меньше, чем при первом способе подачи смещения.
Резистор в цепи смещения Rсм. предотвращает шунтирование нагрузки и источника сигнала в состоянии, когда реле включено и должен быть много больше чем сопротивление нагрузки. В закрытом состоянии резистор смещения должен быть много меньше емкостного сопротивления для предотвращения модуляции напряжения смещения емкостными токами. Например, для коммутационных цепей телефонных станций при Rнагр.=600 Ом, Fсигн.=1000 кГц и Свых.=20пФ величина Rсм должна лежать в интервале 0.5...5 МОм. На рис.10 изображен график зависимости выходной емкости реле от напряжения смещения.
НАПРЯЖЕНИЕ ИЗОЛЯЦИИ Параметр реле "напряжение изоляции" характеризует способность реле выдерживать приложенное между входом и выходом испытательное напряжение 1500 В в течение одной минуты. Контролируемым параметром является ток утечки, который не должен превышать 10 мкА. В процессе производства осуществляется 100% контроль приборов на устойчивость реле при приложении напряжения изоляции 1800 В в течение 5 секунд. Величина напряжения изоляции 1500 В достаточна для большинства промышленных применений реле, где напряжение питающей сети не превышает 220 В. Для применений, связанных с повышенными требованиями к надежности и электробезопасности оборудования (медицинская техника, энергетика) выпускается группа с напряжением изоляции 4000 В. Надо особо отметить, что напряжение изоляции есть испытательное напряжение, прикладываемое к прибору на короткое время и производитель не гарантирует длительное нахождение прибора под этим напряжением. Автор: Зешков Ю., г.Первоуральск, Свердловской обл. ; Публикация: Н. Большаков, rf.atnn.ru
Хорошо управляемые луга могут компенсировать выбросы от скота
15.02.2026 NASA тестирует инновационную технологию крыла
15.02.2026 Забота о внуках очень полезна для здоровья мозга
14.02.2026
▪ Спальный мешок, который сохранит астронавтам зрение ▪ Ноутбук WeWi Sol с солнечной панелью ▪ В старении интеллекта виновата генетика
▪ раздел сайта Электричество для начинающих. Подборка статей ▪ статья Помощь при ранении. Охрана труда ▪ статья Какая птица летает выше всех? Подробный ответ ▪ статья Перекати-поле. Легенды, выращивание, способы применения
Главная страница | Библиотека | Статьи | Карта сайта | Отзывы о сайте
www.diagram.com.ua | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Смотрите другие статьи раздела 
Последние новости науки и техники, новинки электроники: