Реле с оптроном что это
Что такое обычное электромагнитное реле — известно, пожалуй, всем. Катушка индуктивности притягивает своим сердечником подвижный контакт, который при этом размыкает или замыкает цепь нагрузки. Такие реле способны коммутировать большие токи, управлять мощными активными нагрузками, при условии что события переключения происходят достаточно редко.
Если коммутация посредством реле будет осуществляться с высокой частотой или нагрузка будет индуктивной, то контакты реле быстро обгорят и нарушат нормальный режим работы оборудования, питание которого включается и выключается при помощи данного электромагнитного механизма.
Поэтому недостатки электромагнитных реле очевидны: механически движущиеся части, их шум, ограничение по частоте коммутации, громоздкость конструкции, быстрая изнашиваемость, потребность в регулярном обслуживании (чистка контактов, ремонт, замена и т. д.)
Оптореле — новое слово в коммутации больших токов. По названию данного прибора очевидно, что он выполняет функцию реле, но как-то связан с оптическими явлениями. И это на самом деле так.
Если в обычном реле гальваническая развязка управляющей цепи от силовой части реализована с помощью магнитного поля, то в оптореле для развязки служит оптрон — полупроводниковый компонент, первичная цепь которого воздействует на вторичную фотонами, то есть через расстояние заполненное немагнитным веществом.
Сердечника здесь нет, механически подвижные части отсутствуют. Вторичная цепь оптрона управляет коммутацией силовой цепи. Непосредственно за коммутацию на силовой стороне отвечают транзисторы, тиристоры или симистор, управляемые сигналом от схемы с оптроном.
Здесь вообще нет подвижных частей, поэтому коммутация происходит бесшумно, есть возможность коммутации больших токов на высокой частоте, при этом никакие контакты не обгорят, даже если нагрузка будет иметь индуктивный характер. К тому же габариты самого устройства меньше, чем у его электромагнитного предшественника.
Как вы уже наверняка догадались, принцип действия оптореле достаточно прост. На стороне управления имеется два терминала, на которые подается управляющее напряжение. Управляющее напряжение, в зависимости от модели оптореле, может быть переменным или постоянным.
Обычно в популярных однофазных оптореле управляющее напряжение доходит до 32 вольт при токе управления в пределах 20 мА. Управляющее напряжение стабилизируется схемой внутри реле, приводится к безопасному уровню, и действует на схему управления оптроном. А оптрон, в свою очередь, управляет отпиранием и запиранием полупроводниковых приборов на силовой стороне оптореле.
На силовой стороне оптореле, в самом простом виде, также расположены два терминала, которыми реле включается последовательно в коммутируемую цепь. Терминалы соединены внутри устройства с выводами силовых ключей (пара транзисторов, тиристоров или симистор), характеристики которых определяют предельные параметры и режимы работы реле.
Сегодня коммутируемый подобными, т.н. твердотельными реле ток может доходить до 200 ампер при напряжении до 660 вольт в цепи коммутируемой нагрузки. По типу питающего нагрузку тока, оптореле подразделяются на устройства коммутации постоянного и переменного тока. Оптореле переменного тока часто имеют внутри схему переключения при нулевом токе, облегчающую жизнь силовым ключам.
Сегодня твердотельные рела с оптореле в своей конструкции находят широкое применение там, где раньше применялись обычные электромагнитные пускатели, требовавшие регулярного обслуживания и чистки, и не выдерживавшие суровых для механического устройства режимов.
Однофазные и трехфазные оптореле, оптореле постоянного и переменного тока, слаботочные и силовые, оптореле с реверсом и без реверса для управления двигателем — подобрать можно любое оптореле для любой цели, начиная от управления с терморегулятором для мощного ТЭНа, заканчивая пуском, реверсом и остановкой мощных двигателей.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Оптопара (оптрон, оптореле) — применение, классификация, параметры и особенности работы
Оптопарой (иначе – оптроном) называют электронные прибора предназначенные для преобразования электрических сигналов в световые, их передачи через оптические каналы и повторного преобразования сигнала вновь в электрический. Конструкция оптрона подразумевает наличие специального светового излучателя (в современных устройствах для этого применяются световые диоды, прежние модели оснащались малогабаритными лампами накаливания) и устройства, отвечающего за преобразование полученного оптического сигнала (фотоприёмника). Обе эти составляющие объединяются при помощи оптического канала и общего корпуса.
Классификация разновидностей оптопар
Существует несколько характеристик, в соответствии с которыми можно разделить модели оптопар на несколько групп.
В зависимости от степени интеграции:
В зависимости от разновидности оптического канала:
В зависимости от типа фотоприёмника:
Конструкция устройств последнего вида зачастую дополняются полевыми транзисторами, за управление затвором которого отвечает тот же генератор.
Фотосимисторные оптроны или те, которые оснащены полевыми транзисторами, могут называться «оптореле», либо «твердотельное реле».
Рис.1: Устройство оптрона
Оптоэлектронные устройства работают по-разному в зависимости от того, к какому из двух видов направлений они относятся:
Работа прибора базируется на принципе, в соответствии с которым происходит преобразование световой энергии в электрическую. Причём, переход осуществляется посредством твёрдого тела и происходящих в нём процессов внутреннего фотоэлектрического эффекта (выражающегося в испускании веществом электронов под воздействием фотонов) и эффекта свечения под действием электрического поля.
Прибор функционирует благодаря тонкому взаимодействию твёрдого тела и электромагнитного излучения, а также используя лазерные, голографические и фотохимические устройства.
Фотонные электронно-вычислительные машины компонуются с использованием одной из двух категорий оптических элементов:
Они являются моделями устройств соответственно электронно-оптического и оптического направлений.
Будет ли оптрон передавать сигнал линейно, определяется теми характеристиками, которыми обладает вмонтированный в конструкцию фотоприёмник. Наибольшую линейность передачи можно ожидать от резисторных оптронов. Как следствие, процесс эксплуатации подобных устройств отличается наибольшим удобством. Ступенью ниже стоят модели с фотодиодами и одиночными биполярными транзисторами.
Для обеспечения работы импульсных приборов применяют оптроны на биполярных, либо полевых транзисторах, поскольку там нет необходимости в линейной передаче сигнала.
Наконец, фототиристорные оптроны монтируют, чтобы обеспечить гальваническую изоляцию и безопасность эксплуатации устройства.
Применение
Существует множество сфер, в которых необходимо использование оптронов. Такая широта применения обусловлена тем, что они являются элементами, обладающими множеством различных свойств и на каждое их качество приходится отдельная сфера применения.
Оптопары
Использование транзисторных, либо интегральных оптопар особенно актуально, если требуется обеспечить гальваническую изоляцию в сигнальной цепи или цепи с незначительным управляющим током. Роль элемента управления могут выполнять трёхэлектродные полупроводниковые приборы, схемы, управляющие дискретными сигналами, а также цепи с особой специализацией.
Рис2: Оптопары 5000 Vrms 50mA.
Параметры и особенности работы оптопар
Опираясь на точную конструкцию прибора, можно определить его электрическую прочность. Под этим термином понимается значение напряжения, возникающего между цепями входа и выхода.Так, производители оптопар, обеспечивающих гальваническую изоляцию, демонстрируют целый ряд моделей с различными корпусами:
В зависимости от типа корпуса у оптопары формируется то или иное напряжение изоляции. Чтобы создать условия, в которых уровень напряжения достаточный для пробоя изоляции был достаточно велик, следует сконструировать оптопару таким образом, чтобы следующие детали были расположены достаточно далеко друг от друга:
В отдельных случаях можно обнаружить оптопары специализированной группы, изготавливаемые в соответствии с международным стандартом безопасности. Уровень электрической прочности у этих моделей на порядок выше.
Другой значимый параметр транзисторной оптопары носит название «коэффициента передачи тока». Согласно значению этого коэффициента устройство относят к той или иной категории, что и отображается в названии модели.
Относительно уровня нижней рабочей частоты оптронов никаких ограничений нет: они хорошо функционируют в цепи с постоянным током. А верхняя граница рабочей частоты этих приборов, задействованных в передаче сигналов цифрового происхождения, исчисляется в сотнях мегагерц. Для оптронов линейного типа этот показатель ограничивается десятками мегагерц. Для самых медленных конструкций, включающих в себя лампу накаливания, наиболее характерна роль низкочастотных фильтров, работающих на частотах, не достигающих 10 Герц
Транзисторная оптопара и производимые ею шумы
Существует две основные причины тому, что работа транзисторной пары сопровождается шумовыми эффектами:
Чтобы побороть первую причину, понадобится вмонтировать особый экран. Вторая же устраняется через верно подобранный рабочий режим.
Оптореле
Оптореле, иначе называемое твердотельным реле, обычно используется для регуляции работы цепи с большими управляющими токами. Роль управляющего элемента здесь обычно выполняют два MOSFET транзистора со встречным подключением, подобная конфигурация обеспечивает возможность функционирования в условиях переменного тока.
Рис.3: Оптореле КР293 КП2В
Классификация видов оптореле
Для оптореле определено три типа топологий:
Оптореле подобно оптопаре имеет характеристику по электрической прочности.
Разновидности оптореле
Сферы применения оптореле
Оптоэлектронные реле компании International Rectifier
Поскольку оптоэлектронные реле появились на рынке существенно позже электромеханических, то какое-то время они рассматривались в перспективе как неизбежная замена электромеханических на все случаи жизни. Почти наверняка это не так, и те, и другие реле имеют свои ниши на рынке электронных компонентов. Но оптореле оказались свободными от ряда существенных недостатков, которые объективно сопутствуют реле электромеханическим. Следовательно, в тех приложениях, где эти недостатки были критичными, оптоэлектронные реле вытесняли электромеханические.
Коротко рассмотрим эти недостатки:
1. Срок эксплуатации. В электромеханических реле замыкание и размыкание коммутируемой цепи происходит за счет изгиба миниатюрной металлической пластины под действием электромагнитного поля, возникающего при протекании тока через обмотку возбуждения (цепь управления). С течением времени механические свойства пластины изменяются. Поэтому срок службы электромеханических реле ограничен не столько временем, сколько режимом работы, а именно, суммарным количеством переключений. В зависимости от типа реле и параметров коммутируемых сигналов количество переключений оценивалось как 105…107. Коммутируемая цепь оптоэлектронных реле механических частей не имеет, следовательно, и параметр «количество переключений» не имеет практического смысла.
2. В процессе эксплуатации электромеханических реле электрохимические характеристики контакта меняются (контакт «пригорает»), и сопротивление замкнутого контакта в течение срока службы может существенно изменяться. У оптореле этот параметр практически не меняется (при одинаковых условиях эксплуатации).
3. Для электромагнитных реле характерен дребезг контактов, то есть неоднократное замыкание-размыкание контакта при переключении. Это, во-первых, увеличивает уровень электромагнитных помех в аппаратуре, а во-вторых, может потребовать дополнительных антидребезговых мер (например, в счетных схемах).
4. В электромагнитных реле возможно нештатное замыкание контактов под действием ударных или вибрационных воздействий. Отсутствие механических подвижных контактов в оптореле делает их более устойчивыми к таким воздействиям.
5. Поскольку переключение в электромагнитных реле происходит под воздействием электромагнитного поля, возможны нештатные срабатывания от внешних электромагнитных полей. Это приводит к необходимости дополнительных конструктивных мер, например, разнесению соседних реле на безопасное расстояние, экранирование и т.д.
6. Для электромагнитных реле неизбежен акустический шум от срабатывания контактов в процессе работы.
7. В оптоэлектронных реле значение тока в цепи управления, необходимое для замыкания коммутируемой цепи, значительно меньше, чем в электромагнитных реле. Следовательно, применение оптореле в цифровых схемах заметно упрощается.
8. Для оптореле, в общем случае, характерно значительно меньшее время срабатывания (замыкания и размыкания).
9. При прочих равных условиях, для оптоэлектронных реле характерны меньшие вес, габариты и площадь, занимаемая на печатной плате.
Технология оптоэлектронных реле
International Rectifier
Оптоэлектронное реле International Rectifier, структура которого представлена на рисунке 1, включает в себя три основных функциональных узла: управляющую цепь, матрицу фотогальванических ячеек и выходной ключ.
Рис. 1. Структурная схема оптоэлектронного реле
Управляющая цепь содержит светодиод, преобразующий протекающий через него ток в инфракрасное излучение. Инфракрасный свет, пройдя некоторое расстояние в корпусе реле, попадает на матрицу фотогальванических ячеек, каждая из которых преобразует попадающий на нее свет в напряжение, которое, в свою очередь, управляет элементом, замыкающим выходной ключ.
Если ток через цепь управления не протекает, то светодиод не излучает свет, фотогальваническая матрица не формирует напряжение и выходной ключ размыкает цепь коммутации.
В оптореле переменного тока в качестве выходного ключа используется симистор. Характерной особенностью приборов данного типа является то, что размыкание выходного ключа происходит в тот момент, когда напряжение в коммутируемой цепи проходит через ноль. Поэтому применение реле на симисторах в цепях постоянного тока весьма затруднительно.
В оптореле постоянного тока в качестве выходного ключа используется одиночный биполярный или МОП-транзистор.
В универсальных оптореле (коммутирующих как постоянный, так и переменный ток) в качестве ключа используется пара МОП- или IGBT-транзисторов, соединенных истоками.
В линейке International Rectifier отсутствуют оптоэлектронные реле на симисторах. В отличие от симисторных, ключи на МОП-транзисторах характеризуются практически линейной зависимостью падения напряжения на открытом ключе от тока в нагрузке (IL) или, другими словами, постоянством сопротивления замкнутого ключа. В качестве выходного ключа используются или полевые МОП-транзисторы, выполненные по технологии HEXFET (запатентованной International Rectifier), или биполярные транзисторы с изолированным затвором — IGBT. Сдвоенные МОП-транзисторы, используемые в универсальных оптореле, получили название BOSFET.
Варианты подключения оптоэлектронных реле
Отметим, что International Rectifier выпускает только однополюсные нормально разомкнутые оптореле (иначе Form A), поэтому все варианты подключений относятся именно к этому типу реле.
В общем случае оптоэлектронные универсальные реле имеют 5 задействованных контактов: 1 — плюс цепи управления, 2 — минус цепи управления, 4 — сток транзистора 1, 5 — общий исток транзисторов 1 и 2, 6 — сток транзистора 2.
Применяются три типа подключения, представленные на рисунке 2.
Рис. 2. Варианты подключения оптоэлектронного реле
Подключение A используется для коммутации нагрузки переменного или постоянного тока. В этом случае ток течет через канал «сток-исток» одного транзистора и объемный диод стока второго. При изменении направления тока в нагрузке, соответственно меняется и направление тока в паре транзисторов. Если общий исток не выведен на внешний вывод реле, то это подключение остается единственно возможным (серия PVA).
Подключение B используется для коммутации нагрузки только постоянного тока. В этом случае ток течет через канал «сток-исток» одного транзистора, а второй транзистор не задействован.
Подключение C также используется для коммутации нагрузки только постоянного тока. В этом случае стоки пары транзисторов объединяются внешней перемычкой. Тогда ток протекает через каналы «сток-исток» двух транзисторов одновременно, а сопротивление замкнутого контакта снижается примерно вдвое.
Линейка оптоэлектронных реле International Rectifier
Если рассматривать линейку оптоэлектронных реле International Rectifier на МОП-транзисторах, то можно определить три основные группы:
1. Быстродействующие — время переключения не превышает 200 мкс. Сюда входят серии PVA, PVD и PVR.
2. Низковольтные мощные — величина тока в коммутируемой цепи от 1 А, при сопротивлении замкнутого контакта менее 0,5 Ом. Это серии PVG и PVN.
3. Общего назначения — время включения от 2 мс и более, коммутируемая мощность — до 150 Вт. Главным образом, это серия PVT.
Оптоэлектронные реле серии PVA
Серия PVA — однополюсные, нормально разомкнутые оптореле. В качестве выходного ключа используются BOSFET-транзисторы. Целевое назначение — коммутация аналоговых сигналов постоянного и переменного тока. Все модификации выпускаются в корпусах с двухрядным расположением выводов: с суффиксом NS — для поверхностного монтажа (SMT-8), с суффиксом N — для выводного монтажа (DIP-8). Вариант подключения — только А, поскольку общий исток транзисторов на внешний вывод корпуса не выведен. Технические характеристики представлены в таблице 1.
Таблица 1. Технические характеристики оптореле серии PVA
| Модель | «Рабочее напряжение, В» | «Ток нагрузки, мА» | Сопротив-ление Ron, Ом | Сопротив-ление Roff, Мом | «Ток управ-ления, мА» | «Напряжение изоляции, В» | «Задержка рас-пространения, мкс» | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| (+) | (-) | Ton | Toff | ||||||
| PVA1352 | 100 | 100 | 375 | 5 | 100 | 5 | 4000 | 150 | 125 |
| PVA1354 | 100 | 100 | 375 | 5 | 10 000 | 5 | 4000 | 150 | 125 |
| PVA2352 | 200 | 200 | 150 | 24 | 100 | 5 | 4000 | 100 | 110 |
| PVA3054 | 300 | 300 | 50 | 160 | 10 000 | 5 | 4000 | 60 | 100 |
| PVA3055 | 300 | 300 | 50 | 160 | 100 000 | 5 | 4000 | 60 | 100 |
| PVA3324 | 300 | 300 | 150 | 24 | 10 000 | 2 | 4000 | 100 | 110 |
| PVA3354 | 300 | 300 | 150 | 24 | 10 000 | 5 | 4000 | 100 | 110 |
Рекомендуемые области применения: устройства автоматики и промышленного контроля, системы сбора данных, промышленное контрольно-поверочное оборудование, системы коммутации и мультиплексирования сигналов.
Несомненное достоинство серии — высокое быстродействие. У PVA30xx оно наивысшее, но эти реле имеют весьма высокое сопротивление замкнутого контакта и, как следствие, большое падение напряжения (до 8 В) на замкнутом контакте.
Оптоэлектронные реле серии PVD
Серия PVD является аналогом реле PVA1352 и PVA1354 с заранее реализованным вариантом подключения C (то есть, не одиночный транзистор, а именно BOSFET в подключении С). Технические характеристики серии PVD представлены в таблице 2.
Таблица 2. Технические характеристики оптореле серии PVD
| Модель | Рабочее напряжение, В | Ток нагрузки, мА | Сопротив-ление Ron, Ом | Сопротив-ление Roff, Мом | Ток управ-ления, мА | Напряжение изоляции, В | Задержка распространения, мкс | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Ton | Toff | |||||||
| PVD1352 | 100 | 550 | 1,5 | 100 | 5 | 4000 | 150 | 125 |
| PVD1354 | 100 | 550 | 1,5 | 10 000 | 5 | 4000 | 150 | 125 |
Оптоэлектронные реле серии PVR
По техническим характеристикам и области применения данные устройства весьма близки к оптоэлектронным реле PVAx3xx и являются их дальнейшим развитием. Основные отличия:
Технические характеристики серии PVR представлены в таблице 3.
Таблица 3. Технические характеристики оптореле серии PVR
| Модель | Рабочее напряжение, В | Ток нагрузки, мА | Сопротивление Ron, Ом | Сопротив-ление Roff, Мом | Ток управления, мА | Напряжение изоляции, В | Задержка рас-пространения, мкс | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| (+) | (-) | (A) | (B) | (C) | (A) | (B) | (C) | Ton | Toff | ||||
| PVR1300 | 100 | 100 | 360 | 420 | 660 | 5 | 3 | 1,5 | 100 | 2 | 1500 | 150 | 125 |
| PVR1301 | 100 | 100 | 360 | 420 | 660 | 5 | 3 | 1,5 | 10000 | 2 | 1500 | 150 | 125 |
| PVR2300 | 200 | 200 | 165 | 180 | 310 | 24 | 12 | 6 | 100 | 2 | 1500 | 150 | 125 |
| PVR3300 | 300 | 300 | 165 | 180 | 310 | 24 | 12 | 6 | 100 | 2 | 1500 | 150 | 125 |
| PVR3301 | 300 | 300 | 165 | 180 | 310 | 24 | 12 | 6 | 10000 | 2 | 1500 | 150 | 125 |
Обратим внимание на тот факт, что сдвоенные оптоэлектронные реле, аналогичные PVR, иногда ошибочно обозначают как «2 Form A». Различные управляющие цепи однозначно относят их к «Double 1 Form A». Однако если управляющие цепи включить параллельно, то получим аналог типа «2 Form A» электромагнитных реле.
Оптоэлектронные реле серии PVG
Серия PVG — однополюсные, нормально разомкнутые оптореле, с возможностью включения по схемам A, B и C. Реле предназначены для коммутации аналоговых сигналов с напряжением до 60 В. Все модификации выпускаются в корпусах с двухрядным расположением выводов: с суффиксом S — для поверхностного монтажа (SMT-6), без суффикса — для выводного монтажа (DIP-6).
Технические характеристики серии PVG представлены в таблице 4.
Таблица 4. Технические характеристики оптореле серии PVG
| Модель | Рабочее напряжение, В | Ток нагрузки, мА | Сопротивление Ron, Ом | Сопротив-ление Roff, Мом | Ток управления, мА | Напряжение изоляции, В | Задержка рас-пространения, мкс | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| (+) | (-) | (A) | (B) | (C) | (A) | (B) | (C) | Ton | Toff | ||||
| PVG612 | 60 | 60 | 1000 | 1500 | 2000 | 0,5 | 0,25 | 0,15 | 100 | 5 | 4000 | 2000 | 500 |
| PVG612A | 60 | 60 | 2000 | 2500 | 4000 | 0,1 | 0,05 | 0,035 | 60 | 5 | 4000 | 3500 | 500 |
| PVG613 | 60 | 60 | 1000 | 1500 | 2000 | 0,5 | 0,25 | 0,15 | 4800 | 5 | 4000 | 2000 | 500 |
Отличительная особенность оптореле этой серии — высокие токи нагрузки в сочетании с достаточно малым сопротивлением замкнутого контакта, что обеспечивает весьма приемлемые значения падения напряжения на контакте. Основные области применения: источники и системы коммутации вторичного электропитания, компьютеры, периферийные устройства и аудиотехника, выходные реле программируемых логических контроллеров и подобные приложения промышленной автоматики. Незначительное падение напряжения на контакте позволяет использовать реле этой серии также в измерительных системах.
Отметим появление суффикса «A» — за счет увеличения времени срабатывания снижено сопротивление замкнутого контакта, что позволило увеличить ток при примерно равном значении рассеиваемой на контакте мощности.
Оптоэлектронные реле серии PVN
Серия PVN является модификацией серии PVG. Снижение рабочего напряжения до 20 В позволило увеличить ток нагрузки и снизить сопротивление замкнутого контакта. Эти оптореле — лучшие в линейке International Rectifier по данным параметрам и, соответственно, обеспечивают минимальные значения падения напряжения на контакте. Корпусное исполнение серии PVN аналогично серии PVG.
Технические характеристики серии PVN представлены в таблице 5.
Таблица 5. Технические характеристики оптореле серии PVN
| Модель | Рабочее напряжение, В | Ток нагрузки, мА | Сопротивление Ron, Ом | Сопротив-ление Roff, Мом | Ток управ-ления, мА | Напряжение изоляции, В | Задержка распространения, мкс | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| (+) | (-) | (A) | (B) | (C) | (A) | (B) | (C) | Ton | Toff | ||||
| PVN012 | 20 | 20 | 2000 | 3000 | 4500 | 0,1 | 0,065 | 0,04 | 16 | 3 | 4000 | 5000 | 500 |
| PVN012A | 20 | 20 | 4000 | 4500 | 6000 | 0,05 | 0,025 | 0,015 | н.д. | 5 | 4000 | 3000 | 500 |
| PVN013 | 20 | 20 | 2000 | 3000 | 4500 | 0,1 | 0,065 | 0,04 | н.д. | 3 | 4000 | 5000 | 500 |
Возможные области применения аналогичны серии PVG, но указанные отличия более значимы именно для систем коммутации электропитания и измерительных систем.
Оптоэлектронные реле серии PVT
Серия PVT позиционируется производителем как оптореле для телекоммуникационных приложений (отсюда и буква «T»). Но логичнее сформулировать все-таки как «оптореле общего назначения».
Технические характеристики серии PVT представлены в таблице 6.
Таблица 6. Технические характеристики оптореле серии PVT
| Модель | Рабочее напряжение, В | Ток нагрузки, мА | Сопротивление Ron, Ом | Сопротив-ление Roff, Мом | Ток управ-ления, мА | Напряжение изоляции, В | Задержка рас-пространения, мкс | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| (+) | (-) | (A) | (B) | (C) | (A) | (B) | (C) | Ton | Toff | ||||
| PVT212 | 150 | 150 | 550 | 600 | 825 | 0,75 | 0,4 | 0,25 | 150 | 5 | 4000 | 3000 | 500 |
| PVT312 | 250 | 250 | 190 | 210 | 320 | 10 | 5,5 | 3 | 250 | 2 | 4000 | 3000 | 500 |
| PVT312L | 250 | 250 | 170 | 190 | 300 | 15 | 8 | 4,25 | 250 | 2 | 4000 | 3000 | 500 |
| PVT322 | 250 | 250 | 170 | – | – | 10 | – | – | 250 | 2 | 4000 | 3000 | 500 |
| PVT322A | 250 | 250 | 170 | – | – | 8 | – | – | 250 | 2 | 4000 | 3000 | 500 |
| PVT412 | 400 | 400 | 140 | 150 | 210 | 27 | 14 | 7 | 400 | 3 | 4000 | 2000 | 500 |
| PVT412A | 400 | 400 | 240 | 260 | 360 | 6 | 3 | 2 | 400 | 3 | 4000 | 3000 | 500 |
| PVT412L | 400 | 400 | 120 | 130 | 200 | 35 | 18 | 9 | 400 | 3 | 4000 | 2000 | 500 |
| PVT422 | 400 | 400 | 120 | – | – | 35 | – | – | 320 | 2 | 4000 | 2000 | 2000 |
Какой вывод мощно сделать из приведенных параметров? Что-то среднее — «золотая середина». Трудно спорить, что основные параметры оптореле: рабочее напряжение, ток нагрузки, время переключения, сопротивление замкнутого контакта, — составляют нечто постоянное. И если решаемая задача определяет повышенные требования к одному из параметров, то это достигается за счет одного или нескольких оставшихся.
Производитель предлагает области применения: модемы, факсы, телефонные аппараты (поднятие трубки, импульсный набор), коммутаторы и мультиплексоры телефонных линий, контроль сетевого напряжения и, как итог, «general switching» — «коммутация в целом».
Возвращаясь к серии PVT — изделия PVT322 и 422 (по всем суффиксам) содержат два независимых реле в одном корпусе. Однако размещение их в 8-выводном корпусе не позволяет вывести общий исток, следовательно, возможно включение только по схеме А. Отметим, что в серии PVR использовался 16-выводной корпус, и подобное ограничение отсутствовало.
Новый суффикс «L» означает введение дополнительных схем ограничения тока: при превышении тока выше порогового уровня увеличивается сопротивление контакта и ток снижается, что не препятствует выходу реле из строя.
Оптоэлектронное реле PVX6012
Оптоэлектронное реле PVX6012 — единственное в линейке изделие, в котором в качестве выходного ключа используются IGBT-транзисторы. Это позволяет коммутировать нагрузку мощностью до 400 Вт на постоянном токе и до 280 Вт — на переменном. Технические параметры приведены в таблице 7.
Таблица 7. Технические характеристики оптореле PVX6012
| Модель | Рабочее напряжение, В | Ток нагрузки, мА | Сопротив-ление Roff, Мом | Ток управления, мА | Напряжение изоляции, В | Задержка распространения, мкс | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| (AC) | (DC) | (AC) | (DC) | Ton | Toff | ||||
| PVX6012 | 400 | 400 | 1000 | 1000 | 40 | 5 | 3750 | 7000 | 1000 |
При применении PVX6012 необходимо иметь в виду: реле на IGBT-транзисторах коммутируют, по сравнению с HEXFET, более низкочастотные сигналы (до 20 кГц) и более критичны к параметрам нагрузки.
Кроме того, при необходимости коммутации мощной высоковольтной нагрузки могут быть использованы оптоэлектронные изоляторы серии PVI. В отличие от рассмотренных оптореле, они включают в себя цепь управления и матрицу фотогальванических ячеек (рис. 1), но не содержат встроенного выходного ключа, взамен которого подключается внешний с требуемыми параметрами.
Сравнение International Rectifier
с другими производителями
Ведущими мировыми производителями оптоэлектронных реле считаются Avago, Clare, Cosmo, Fairchild, NEC, Panasonic, Sharp, Toshiba. Детальное сравнение, а, тем более подбор аналогов, очевидно, выходит за возможности данного обзора.
Имеет смысл сравнивать по двум группам (быстродействующие, низковольтные мощные реле). Очевидно, что сравнение технических параметров реле общего назначения даст примерно одинаковые результаты. Сопоставляются компоненты близкие по величине рабочего напряжения (300 В для быстродействующие и 60 В для низковольтных мощных). После чего сравниваются три основных параметра: ток нагрузки, сопротивление замкнутого контакта и время срабатывания. Результаты сравнения приведены в таблицах 8 и 9.
Таблица 8. Сравнение быстродействующих оптореле
| Модель | Произво-дитель | Рабочее напряжение, В | Ток нагрузки, мА | Сопротив-ление Ron, Ом | Ток управления, мА | Напряжение изоляции, В | Задержка распространения, мкс | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Ton | Toff | |||||||
| PVA3055 | IR | 300 | 50 | 160 | 5 | 4000 | 60 | 100 |
| PLA160 | Clare | 300 | 50 | 100 | 10 | 3750 | 50 | 50 |
| PVA3324 | IR | 300 | 150 | 24 | 2 | 4000 | 100 | 110 |
| ASSR-4110-003E | Avago | 400 | 120 | 25 | – | 3750 | 500 | 200 |
| PLA110L | Clare | 400 | 150 | 25 | 5 | 3750 | 1000 | 250 |
| KAQY210/A | Cosmo | 350 | 130 | 20 | 1,5 | 3750 | 1000 | 1500 |
| HSR412 | Fairchild | 400 | 140 | 27 | 3 | 4000 | – | – |
| PS7341C-1A | NEC | 400 | 120 | 27 | – | 3750 | 550 | 70 |
| AQY210EH | Panasonic | 350 | 130 | 25 | – | 5000 | – | – |
| TLP227G | Toshiba | 350 | 120 | 35 | 3 | 3750 | – | – |
Таблица 9. Сравнение низковольтных мощных оптореле
| Модель | Произво-дитель | «Рабочее напряжение, В» | «Ток нагрузки, мА» | Сопротив-ление Ron, Ом | «Ток управления, мА» | «Напряжение изоляции, В» | «Задержка рас-пространения, мкс» | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Ton | Toff | |||||||
| PVG612A | IR | 60 | 2000 | 0,1 | 5 | 4000 | 3500 | 500 |
| LCA715 | Clare | 60 | 2000 | 0,15 | 10 | 3750 | 2500 | 250 |
| PS710A-1A | NEC | 60 | 1800 | 0,1 | – | 1500 | 1000 | 50 |
| AQY272 | Panasonic | 60 | 2000 | 0,18 | – | 2500 | – | – |
| TLP3542 | Toshiba | 60 | 2500 | 0,1 | 10 | 2500 | – | – |
| PVG612 | IR | 60 | 1000 | 0,5 | 5 | 4000 | 2000 | 500 |
| ASSR-1510-003E | Avago | 60 | 1000 | 0,5 | – | 3750 | 1000 | 200 |
| LCA710 | Clare | 60 | 1000 | 0,5 | 10 | 3750 | 2500 | 250 |
| KAQV212/A | Cosmo | 60 | 400 | 0,83 | 1,5 | 3750 | 1500 | 1500 |
| AQY212GH | Panasonic | 60 | 1100 | 0,34 | – | 5000 | – | – |
| TLP3122 | 60 | 1000 | 0,7 | 5 | 1500 | – | – | |
Для оптореле PVA3055 сопоставимое изделие найдено только у Clare. Изделия, сравнимые с PVA3324, есть и у других производителей, однако по быстродействию (особенно если брать сумму TON+TOFF) они существенно уступают предложению International Rectifier.
Поскольку производители в основном не указывают, для какого варианта подключений даны параметры, принимаем вариант А, как наиболее жесткий. В качестве базы для сравнения возьмем PVG612A и PVG612 с током нагрузки, соответственно, 1 и 2 А. При сравнимом значении коммутируемой мощности для этой группы оптореле сопротивление замкнутого контакта — более важный параметр, нежели задержка срабатывания, поскольку напрямую определяет потери мощности и, соответственно, нагрев реле. В обоих случаях можно говорить о том, что предложения International Rectifier — одни из лучших. Отметим, что у Avago, Cosmo и NEC в одном, а у Fairchild в обоих случаях не нашлось сопоставимых изделий.
Выводы
Компания International Rectifier у отечественного разработчика в первую очередь ассоциируется с мощными HEXFET- и IGBT-транзисторами, микросхемами для управления силовыми приводами, стабилизаторами напряжения, решениями по управлению освещением. С оптоэлектронными реле — гораздо реже.
Однако мы убедились, что в таких товарных группах, как быстродействующие и низковольтные мощные оптореле, International Rectifier находится в числе лидеров.