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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 KR293 시리즈의 무접점 계전기입니다. 무선전자공학 및 전기공학 백과사전
KR293 시리즈의 통합 하이브리드 마이크로 회로는 입력과 출력 사이에 광전자 절연을 갖춘 DC 및 AC 신호 스위치입니다. 전기적 매개변수와 기능 측면에서 이러한 마이크로 회로는 다양한 기술 분야에서 전기 기계 릴레이를 대체할 수 있습니다. 이러한 상황으로 인해 새로운 일련의 스위칭 장치의 집적 회로를 지정하기 위해 "무접점 릴레이"라는 용어가 문헌에서 널리 사용되게 되었으며, 그 작동 원리는 2년 잡지 "Radio" N1995에서 충분히 자세히 논의되었습니다. 시리즈 구성 현재 KR293 시리즈에는 293가지 유형의 무접점 릴레이 KR1KP293 KR5KP293가 포함되어 있으며, 각 릴레이는 KR1KP293 및 KR11KP1과 같은 두 가지 표준 등급의 장치로 구성됩니다. 차례로 각 유형의 초소형 회로에는 세 그룹(그룹 A, B 및 C)이 포함됩니다. 일련의 솔리드 스테이트 릴레이 집적 회로의 기존 그래픽 이미지가 그림 XNUMX에 나와 있습니다. 단일 채널 계전기 KR293KP1AV, KR293KP11AV, KR293KP3AV 및 KR293KP31AV는 직사각형 플라스틱 2101핀 케이스 6-293과 2채널 미세 회로 KR293KP21AV, KR293KP4AV, KR293KP41AV, KR293KP5AV, KR 293KP로 만들어집니다. 51AV 및 KR2101KP8AV - XNUMX핀 패키지 유형 XNUMX-XNUMX. 마이크로 회로 KR293KP1 KR293KP5는 직류 및 교류의 신호 스위칭과 KR293KP11 KR293KP51 - 직류 전용으로 설계되었습니다. 솔리드 스테이트 릴레이 KR293KP1AV, KR293KP11AV, KR293KP2AV 및 KR293KP21AV에는 소위 상시 개방 접점이 있습니다. 는 A형 릴레이에 해당하며 KR293KP3AV, KR293KP31AV, KR293KP4AV, KR293KP41AV는 상시 폐쇄 접점이 있는 B형 릴레이입니다. 마이크로 회로 KR293KP5AV 및 KR293KP51AV는 스위칭을 위해 작동하는 유형 C 릴레이의 기능을 수행할 수 있습니다.
그림. 1 각 표준 등급 내에서 미세 회로를 그룹으로 분류하는 것은 최대 허용 스위칭 전압 Ucom 값과 개방 상태 Rout에서 솔리드 스테이트 릴레이의 출력 저항과 물리적으로 관련된 값에 따라 수행됩니다(표 1). 표 1
직류 스위칭을 위해 KR293KP2AV, KR293KP4AV 및 KR293KP5AV 대신 표준 정격 KR293KP21AV, KR293KP41AV 및 KR293KP51AV를 사용하는 것은 출력 저항이 높기 때문에 권장되지 않으며 표준 정격 KR293KP1AV 및 KR293KP3AV는 저렴한 KR 293KP에 비해 확실한 이점이 있습니다. 11AV 및 KR293KP31AV, 필요한 경우 허용하기 때문에 마이크로 회로의 핀 4와 6이 결합되어 양극 전위에 연결되고 핀 5가 회로의 음전위. 표 1에 제공된 매개변수 값은 다음 측정 모드에 해당합니다(표 2). 표 2
릴레이 전기적 특성 KR293 시리즈의 모든 표준 등급의 무접점 계전기는 장치에 사용되는 적외선 발광 다이오드의 매개변수에 따라 결정되는 입력 특성 측면에서 통합됩니다. 온도 범위의 입력 전류 레벨에 대한 직접 입력 전압 Vin 및 출력 저항 Rout의 의존성은 그림 2에 나와 있습니다. 각각 3와 XNUMX.
공칭 값에 비해 입력 전류가 감소하고 출력 저항이 직접 증가하면 이 매개변수 값이 넓게 퍼지는 반면 입력 전류는 과대평가된다는 점에 유의해야 합니다. 실질적으로 장치의 정적 특성이 눈에 띄게 개선되지는 않습니다. 선형 회로에서 아날로그 신호를 전환하기 위해 릴레이를 사용하는 경우 그림 0.7와 같이 장치의 출력 전류-전압 특성이 출력 전압 범위 -0.7 ... 4V를 벗어나 비선형이라는 점을 고려해야 합니다. . 이는 MOS 트랜지스터에 내장된 드레인-소스 다이오드의 션트 동작으로 인해 발생합니다.
입력 전류의 크기는 무접점 계전기의 동적 매개변수에 눈에 띄는 영향을 미칩니다. 그림 5에서 정격 전류보다 낮은 입력 전류에서 작동해서는 안 된다는 것이 분명합니다. 동시에 평균 입력 전류가 293mA를 초과하지 않는 경우 KR20 시리즈 마이크로 회로는 높은 신뢰성 표시기를 유지한다는 점을 고려해야 합니다.
무접점 릴레이를 안정적으로 제어하는 데 필요한 입력 전류 및 전압을 얻을 수 있는 간단한 회로가 그림 6에 나와 있습니다.
그림. 6 저항 R1은 입력 전류 레벨을 설정하고 제어 회로의 누설 전류가 너무 커서 미세 회로 입력 전압을 2V 미만으로 유지할 수없는 경우 저항 R0.8가 사용됩니다. 장치의 켜기 시간을 줄이기 위해 필요하므로 LED용 RC 펄스 제어 체인으로 회로를 보완하는 것이 좋습니다. 스위칭하는 순간 저항 R3과 커패시터 C로 구성된 RC 체인에 의해 결정되는 펄스 전류가 LED를 통해 흐릅니다. 펄스 전류의 크기는 150mA의 릴레이에 허용되는 최대 값을 초과해서는 안 됩니다. LED의 역전압의 최대 허용 수준은 3V를 초과해서는 안 된다는 점을 기억하십시오. 릴레이의 열 특성 무접점 계전기는 pn 접합의 작동 온도 Tp가 125°C를 초과하지 않는 경우 기능과 높은 수준의 신뢰성을 유지하는 반도체 장치입니다. 열은 온도가 Tc인 환경과 저항 가열의 결과로 장치 자체에서 열이 발생하여 주로 전류가 흐를 때 장치의 출력 회로에서 마이크로 회로에 공급될 수 있습니다. pn 접합의 과열 정도는 KR293 시리즈의 모든 유형의 미세 회로에 대해 60 ° C / W인 소위 열 저항 결정-환경 Rк-с의 값에 의해 결정됩니다. 장치가 특정 온도에서 소산할 수 있는 허용 전력 Po(T)는 다음 관계식으로 결정됩니다. Po(Tc) = ( Tp - Tc ) / Rp-s(1) 따라서 개방 상태에서 온도에 따른 장치의 출력 저항의 의존성을 사용하여 주어진 주변 온도에서 허용 가능한 평균 작동 부하 전류를 결정할 수 있습니다. 왜냐하면, P(Tc) = (출력)2 * 루트(Tp)(2), 그런 다음 (1)과 (2)에서 우리는 다음을 얻습니다. Iout = (Tp - Ts) / Rp-s Rout(Tp) 1/2 (3) 예를 들어, Tc = 293°C에서 KR1KP85B 마이크로 회로의 허용 부하 전류 값을 결정해 보겠습니다. 25°C 온도에서 장치의 출력 저항은 25 Ohms (표 2 참조)이고 그림의 그래프에 따른 Rout(125C)/Rout(25C) 비율은 1.6이므로 Rout(125C) = 25 * 1.6 = 40옴. 이제 (3)을 사용하여 Iout = ( 125 - 85 ) / (60 * 40)을 구합니다. 1/2= 0.12 (A) 식 (1)은 오프 상태의 최대 출력 전류를 결정하는 데에도 사용해야 하며, 이는 주어진 주변 온도 Tc 값과 오프 상태 Ucom의 최대 허용 출력 전압에 대해, 다음 공식에 따라 계산된 값을 초과해서는 안 됩니다. Iout P(Tc)/Ucom = ( Tp - Tc ) / ( Rp-s * Ucom) (4) 따라서 Tc가 293C인 KR1KP85B 마이크로 회로의 경우 Iout (125 - 85) / (60 * 250) = 280(μA)입니다. 장치가 고장난 상태에 있는 것은 허용 가능한 작동 조건은 아니지만 불리한 조건에 대한 평가를 사전에 수행해야 하며 이는 유도 부하로 작동할 때 특히 중요합니다. OFF 상태의 출력 커패시턴스 이 커패시턴스는 본질적으로 LED를 통해 구동 전류가 흐르지 않는 상태에서 MOSFET의 역바이어스된 드레인-기판 다이오드의 커패시턴스입니다. 분명히 이 커패시턴스는 릴레이가 꺼질 때 부하에 대한 교번 신호의 원치 않는 통과를 제공합니다. 교류에 대한 단순화된 등가 릴레이 회로가 그림 7에 나와 있습니다.
그림. 7 소자의 출력 커패시턴스를 줄이기 위해 pn 접합에서 역방향 바이어스가 증가함에 따라 다이오드의 장벽 커패시턴스를 감소시키는 특성이 사용됩니다. 바이어스는 릴레이의 출력 접점 중 하나에 적용되어야 하며, 총 바이어스 전압과 교류 신호의 최대 진폭은 꺼진 상태의 장치 출력에서 허용되는 최대 전압을 초과해서는 안됩니다. 바이어스를 적용하는 이 방법은 그림 8에 나와 있습니다.
그림. 8 이 방법을 사용하면 MOS 트랜지스터의 다이오드 중 하나가 역방향 바이어스 상태가 되고, 이 경우 다른 다이오드는 XNUMX 바이어스 상태가 됩니다. 바이어스 전압을 적용하는 또 다른 방법이 있습니다. 예를 들어 전화 교환기에서 사용할 수 있는 음전압 소스를 사용하는 것으로 구성됩니다. 그림 5에 표시된 것처럼 소스의 음극은 고저항 저항을 통해 마이크로 회로의 9번째 핀에 연결되며 두 다이오드는 모두 역방향 바이어스 상태에 있습니다. 이 경우 총 출력 커패시턴스는 바이어스를 적용하는 첫 번째 방법보다 XNUMX배 더 적습니다.
바이어스 회로 Rcm의 저항. 릴레이가 켜져 있는 상태에서 부하와 신호 소스의 브리징을 방지하고 부하 저항보다 훨씬 커야 합니다. 오프 상태에서 바이어스 저항은 용량성 전류에 의한 바이어스 전압 변조를 방지하기 위해 용량성 리액턴스보다 훨씬 작아야 합니다. 예를 들어, Rload.=600 Ohm, Fsign.=1000 kHz 및 Out.=20pF인 전화 교환기의 스위칭 회로의 경우 Rcm 값은 0.5...5 MOhm 범위에 있어야 합니다. 그림 10은 릴레이 출력 커패시턴스 대 바이어스 전압의 그래프를 보여줍니다.
절연 전압 계전기 매개변수 "절연 전압"은 1500분 동안 입력과 출력 사이에 적용되는 10V의 테스트 전압을 견딜 수 있는 계전기의 능력을 나타냅니다. 제어되는 매개변수는 누설 전류이며, 이는 100μA를 초과해서는 안 됩니다. 생산 과정에서 1800V의 절연 전압을 5초 동안 인가할 때 릴레이 안정성을 위해 장치를 1500% 제어합니다. 공급 전압이 220V를 초과하지 않는 대부분의 산업용 계전기 애플리케이션에는 4000V의 절연 전압이면 충분합니다. 장비(의료 장비, 에너지)의 신뢰성 및 전기 안전에 대한 요구 사항이 증가하는 애플리케이션의 경우 절연 그룹 특히 주의할 점은 절연전압은 소자에 단시간 동안 인가되는 시험전압이며, 제조사는 소자가 이 전압 하에서 오랫동안 유지된다는 것을 보증하지 않는다는 점이다. 저자: Zeshkov Yu., Pervouralsk, Sverdlovsk 지역. ; 출판물: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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