磁保持繼電器在航天配電系統(tǒng)中的應(yīng)用

中國電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所 張國兵 任海林

磁保持繼電器在航天配電系統(tǒng)中的應(yīng)用

中國電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所 張國兵 任海林

磁保持繼電器作為一種新型的繼電器，以其能耗低、穩(wěn)定可靠的優(yōu)點(diǎn)在航天直流配電系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。本文從磁保持繼電器的串聯(lián)和串并聯(lián)、線圈的瞬態(tài)抑制、絕緣安裝和防靜電設(shè)計(jì)等方面對磁保持繼電器在航天特殊環(huán)境下的使用進(jìn)行闡述。

磁保持繼電器；航天配電系統(tǒng)；絕緣安裝；防靜電設(shè)計(jì)

0 引言

在航天領(lǐng)域的配電系統(tǒng)多使用繼電器作為主要器件來實(shí)現(xiàn)對一次或者二次母線實(shí)現(xiàn)加斷電控制功能[1]。其中主要使用的繼電器有電磁繼電器、磁保持繼電器和固態(tài)繼電器[2]。其中，磁保持繼電器以其脈沖觸發(fā)保持工作、待機(jī)功耗小的優(yōu)點(diǎn)得到廣泛的應(yīng)用。本文從電路設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)安裝等方面對磁保持繼電器在航天供配電系統(tǒng)中的使用進(jìn)行了介紹。

1 磁保持繼電器的工作原理

磁保持繼電器又稱為磁吸合繼電器，也是一種自動(dòng)開關(guān)，應(yīng)用在電路中起到自動(dòng)接通和切斷的作用。磁保持繼電器采用雙線圈結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其觸點(diǎn)開、合狀態(tài)平時(shí)由永久磁鐵所產(chǎn)生的磁力所保持，使用正直流脈沖電壓激勵(lì)不同的線圈工作達(dá)到對觸點(diǎn)狀態(tài)的改變[3][4]。圖1演示了具體狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程。磁保持繼電器由置位狀態(tài)轉(zhuǎn)換為復(fù)位狀態(tài)的過程同理。

圖1 磁保持繼電器的工作原理

2 磁保持繼電器的應(yīng)用

在航天供配電系統(tǒng)中，磁保持繼電器用于對功率回路或者控制回路進(jìn)行開通和關(guān)斷，如果在使用中發(fā)生故障，則會(huì)造成整機(jī)或者后級(jí)負(fù)載不能正常工作，因此對繼電器的可靠性設(shè)計(jì)要求非常高。

2.1 繼電器的串聯(lián)和串并設(shè)計(jì)

在航天供配電系統(tǒng)的控制回路中，多使用小功率的磁保持繼電器來進(jìn)行對控制回路的通斷控制。如在某星載型號(hào)中，使用小功率磁保持繼電器來對二次電源進(jìn)行使能控制，要求二次電源的使能開關(guān)次數(shù)達(dá)4萬～5萬次。因此在設(shè)計(jì)時(shí)，除了選擇使用高可靠性的磁保持繼電器外，還需要在電路設(shè)計(jì)上考慮對繼電器進(jìn)行“串并”設(shè)計(jì)[5]6]，見圖2。

K1和K2的并聯(lián)、K3和K4的并聯(lián)使用保證繼電器的良好接通，K1和K3的串聯(lián)、K2和K4的串聯(lián)的使用方式又能保證繼電器的良好斷開。這種設(shè)計(jì)中，四個(gè)繼電器中的任何一個(gè)出現(xiàn)故障（開路或者短路），整個(gè)電路都能可靠有效工作。

2.2 繼電器線圈的瞬態(tài)抑制電路

繼電器勵(lì)磁線圈是感性元件，在線圈斷電的瞬間會(huì)產(chǎn)生高于電源電壓好幾倍的反電動(dòng)勢，作用到電源回路中，對其他電子元器件有極大的危害。所以必須對反電動(dòng)勢加以抑制。為此，通常采用在繼電器線圈兩端加“瞬態(tài)抑制電路”（又叫削峰）[7]。在航天應(yīng)用中，為了防止二極管擊穿，提高電路可靠性，瞬態(tài)抑制電路一般采用二極管和低阻值電阻串聯(lián)或者兩個(gè)二極管串聯(lián)。推薦電路見圖2。

圖2 磁保持繼電器的“串并”使用+線圈瞬態(tài)抑制

3 磁保持繼電器的絕緣安裝和防靜電設(shè)計(jì)

3.1 繼電器的絕緣安裝

繼電器的常規(guī)使用方式就是直接安裝固定在單機(jī)金屬殼體上。在航天應(yīng)用中，為了防止繼電器失效時(shí)觸點(diǎn)與繼電器殼體粘連而導(dǎo)致回路電源與單機(jī)及機(jī)殼大地短路，必須保證對繼電器進(jìn)行絕緣安裝。

圖3是在航天應(yīng)用中繼電器的使用安裝方式。將繼電器安裝在環(huán)氧板上再進(jìn)行安裝，保證繼電器殼體與單機(jī)金屬殼體相互絕緣，繼電器一旦發(fā)生故障失效不會(huì)把電源連接到單機(jī)機(jī)殼大地，充分保證了航天供配電系統(tǒng)的供電安全。

Application of Magnetic Latching Relay in the Aerospace Power Distribution System

ZHANG Guobing，REN Hailin
（The NO.38 Research Institute of CETC，Hefei 230088,China）

As a new type of relay，magnetic latching relay，which is featured by low power consumption and stably working，was applied widely in the Aerospace DC power distribution system. Series connection and series-parallel connection，transient suppression of coil，insulation assembly and ESD of magnetic latching relay is introduced in this paper.

magnetic latching relay；Aerospace power distribution system；insulation assembly；ESD