Тема: Электронные ключи

Тема: Достоинства и недостатки полупроводниковых силовых ключей.

Полупроводниковые силовые электронные ключи обладают следующими преимуществами по сравнению с коммутационными контактными аппаратами:

- отсутствие подвижной механической системы;

- бездуговая коммутация цепей, отсутствие электрического износа;

- очень высокое быстродействие, возможность плавного управления и регулирования тока;

- надёжная работа во взрывоопасных и агрессивных средах;

- возможность управления силовыми ключами при помощи маломощных сигналов;

- возможность управления сигналами малой величины в коммутируемых цепях;

- высокая стойкость к ударным механическим нагрузкам и вибрациям;

- отсутствие акустического шума во время работы.

Наряду с неоспоримыми преимуществами, силовым электронным ключам присущи следующие недостатки:

- зависимость электрических параметров от температуры, приложенного напряжения, наличия источников проникающей радиации и др.;

- существенные различия в электрических параметрах ключей одного типа и класса;

- невысокая глубина коммутации, т.е. отношение электрического сопротивления ключа в отключенном и включенном состояниях;

- отсутствие видимого разрыва цепи в выключенном состоянии, наличие остаточного тока, отсутствие гальванической развязки в коммутируемой цепи;

- ключи обладают односторонней проводимостью тока и способны работать при напряжении одной полярности, за исключением отдельных интегральных или гибридных приборов, сочетающих качества различных полупроводниковых элементов;

- в состоянии высокой проводимости прямое падение напряжения на ключе составляет не менее 0,7-1,5 В (до 3-х В), что обусловлено контактной разностью потенциалов на границе полупроводниковых слоёв; отсюда – существенные потери мощности, преобразующиеся в теплоту и необходимость применения охладителей;

- невысокая устойчивость к электрическим перегрузкам;

- требуются специальные схемотехнические решения по защите ключей от перегрузок по напряжению и току, а также по скорости нарастания тока di/dt и напряжения du/dt;

- возможны ложные переключения от случайных импульсов с малой продолжительностью, которые могут проникнуть в цепь управления ключом при близких ударах молний, дуговых разрядах в контактных аппаратах, электросварке и т.д.

Электронным ключом называется устройство для замыкания и размыкания силовой электрической цепи, содержащее по крайней мере один управляемый вентильный прибор. Вентильный прибор (вентиль) — электронный прибор, проводящий ток в одном направлении. На основе двух или более вентильных приборов создаются двунаправленные ключи, проводящие ток в двух направлениях. Понятие «силовой» означает, что осуществляется управление потоком электрической энергии, а не потоком информации. К «силовым» приборам формально принято относить приборы с максимально допустимым значением среднего тока свыше 10 А или импульсным током свыше 1000 А. Функции силовых электронных ключей в настоящее время выполняют силовые полупроводниковые приборы, физической основой которых являются полупроводниковые структуры с различными типами электронной проводимости.

Силовые полупроводниковые приборы можно классифицировать по различным признакам: принципу действия, конструктивному исполнению, электрическим параметрам, применению и др. Поскольку полупроводниковые приборы являются нелинейными элементами, то их существенными характеристиками являются вольт-амперные характеристики (ВАХ), связывающие значения токов и напряжений на приборе в различных режимах его работы.

Контрольные вопросы

1. Дайте определение силовой электроники.

2. Перечислите достоинства и недостатки полупроводниковых силовых ключец.

3. Какое устройство называется электронным ключем?

Домашнее задание:

Дата добавления: 2014-01-11