Микросхемы сильноточных оптоэлектронных (твердотельных) реле - Справочные материалы - Теория

Электронный контроль мощных нагрузок переменного и постоянного тока, организованный на микропроцессорных контроллерах, цифровых и линейных управляющих схемах, получает все большую популярность. Соответственно это увеличивает потребность в простых и надежных интерфейсах между низковольтными схемами управления и нагрузкой. Интерфейс должен гальванически изолировать нагрузку, не создавать дополнительных помех в линии нагрузки и схеме управления. Он также должен быть простым в использовании, иметь малые габариты, быть способным переключать основные нагрузки, такие как маленькие моторы, мощные реле, люминесцентные лампы и резистивные нагрузки, не выделяя излишнее тепло.

Логическим развитием основных принципов конструкции, схемотехники, применения оптоэлектронных твердотельных реле на токи в несколько десятков миллиампер стало создание серии микросхем сильноточных оптоэлектронных реле.

Использование оптоэлектронных ключей с выходами на полевых и биполярных транзисторах, а также симисторных оптоэлектронных схем позволило реализовать приборы для управления одно- и биполярными постоянными и переменными нагрузками для различных токов и напряжений (см. таблицу).

Разработанные приборы нового поколения могут найти применение в следующих областях:

- микропроцессорные системы управления процессами;

- промышленные контрольные и автоматические системы;

- стартеры моторов переменного тока;

- системы управления насосами;

- системы управления освещением на газоразрядных лампах и лампах накаливания;

- контроллеры газовых потоков и температуры;

- фотокопировальная техника;

- игровые и торговые автоматы.

Основные принципы схемотехники реле представлены на рис.1...5.

Представленные схемы не требуют подробных пояснений, поэтому остановимся только на некоторых особенностях.

Резисторы R1 (рис.1, 2 и 5) необходимы для ограничения амплитуды импульсов тока на выходе управляющих оптронов при индуктивном характере нагрузки реле; негативное влияние этих резисторов — увеличение нижнего предела диапазона коммутируемых напряжений на величину R1xI , где I — наименьший отпирающий ток управления выходного симистора.

Биполярные реле постоянного тока (рис.1) имеют ту особенность, что вследствие высокого выходного сопротивления цепочки фотодиодов (5...10 МОм), через которую заряжаются затворы выходных транзисторов, время включения этих реле составляет величину в несколько десятков миллисекунд.

Повышение быстродействия на три порядка для реле на полевых транзисторах (рис.3) достигается в схеме, приведенной на рис. 4, для которой требуется дополнительное питание на выводе 3 (относительно общего вывода 1) порядка 12...30 В при токе от дополнительного источника не более 5 мА.

Кроме того, входной оптрон этого реле обеспечивает возможность биполярного питания входа управления реле и тока управления не более 1 мА.

Схема реле, представленная на рис.5, отличается наличием узла запрета включения реле при напряжении на выходе реле выше определенного значения (типовое — 15...20 В, предельное — 50 В). Это так называемая "схема включения по переходу через ноль", временная диаграмма работы которой представлена на рис.6.

В этом варианте значительно снижаются коммутационные помехи в силовых линиях. Он также имеет определяющее значение в некоторых приложениях. Здесь использован транзисторный оптрон D1 с рабочим входным током в несколько десятков микроампер, что позволяет использовать резистор R3 с сопротивлением порядка 1 МОм, тем самым не увеличивая существенно значения тока утечки па выходе реле. При увеличении напряжения па выходе реле (а, следовательно - тока через R3 и светодиоды оптрона D1) до определенного значения, выходной транзистор оптрона входит в насыщение, тем самым запирая транзистор VT и запрещая работу оптосимистора D2.

На рис.5.1 показан вариант выходной цепи реле с двумя тиристорами, который используется в наиболее сильноточных типах реле, т.к. позволяет распределить рассеиваемую мощность на два силовых элемента и получить меньшее тепловое сопротивление переход - корпус.

Варианты конструктивного исполнения типов реле представлены на рис.7.

Для реле с корпусами без теплоотвода тепловое сопротивление переход - среда равно 30 градусов С/Вт, для реле с теплоотводом сопротивление корпус - среда — 8 градусов С/Вт.

Внутренняя структура мощных реле с радиаторами представлена на рис.8.

В заключение несколько рекомендаций по применению реле:

- во всех случаях, когда коммутируемые линии не гарантированы от перенапряжений, следует шунтировать выходы реле защитным варистором;

- в случаях использования реле с индуктивной нагрузкой реле переменного тока (симисторные) необходимо шунтировать последовательной RC цепью (R = 39...100 Ом; С = 0,01...0,1 мкФ), а однополярные реле постоянного тока — защитным диодом.

Типовая схема применения реле 5П19ТС и 5П19ТМ-20-4 в схеме управления стиральной машиной приведена на рис.9.

E-mail отправителя *:
Причина:	Такая схема уже есть на сайте Ненужный материал на сайте! Я против размещения этой статьи на сайте. В комментариях спам или нец-ая брань. Требую удаления материала.
Текст сообщения *:
Номер схемы или Url *: