Заключение

Гибридная технология микроэлектронных устройств развивается и совершенствуется в направлении создания конструкций, обеспечивающих высокую плотность и точность монтажа полупроводниковых БИС и СБИС и хороший теплоотвод от этих компонентов. Определенные преимущества дает сочетание в одном изделие тонкопленочной и толстопленочной технологии, получившей название дигибридной.

Таким образом, ГИС – широко распространенный, постоянно совершенствующийся, развивающийся конструктивно-технологический вариант изготовления изделий микроэлектроники. Создание ГИС и БГИС – одна из ступеней микроминиатюризации микроэлектронных устройств, комплексов и систем, перспективное направление развития

научно-технического прогресса в области микроэлектроники.

Коммутирующие устройства рэс.

Реле́(фр.relais) — электрическое устройство (выключатель), предназначенное для замыкания и размыкания различных участковэлектрических цепейпри заданных изменениях электрических или неэлектрических входных величин. Различают электрические, механические и тепловые реле.

Устройство

Принцип действия реле

Основные части электромагнитного реле: электромагнит,якорьипереключатель. Электромагнит представляет собойэлектрический провод, намотанный на катушку ссердечникомизмагнитного материала. Якорь — пластина из магнитного материала, через толкатель управляющаяконтактами.

Классификация реле

По начальному состоянию контактов выделяются реле с:

• Нормально замкнутыми контактами;

• Нормально разомкнутыми контактами;

• Переключающимися контактами.

По типу управляющего сигнала выделяются реле:

Постоянного тока:

• Нейтральные реле: полярность управляющего сигнала не имеет значения, регистрируется только факт его присутствия/отсутствия. Пример: реле типа НМШ;

• Поляризованные реле: чувствительны к полярности управляющего сигнала, переключаются при её смене. Пример: реле типа КШ;

• Комбинированные реле: реагируют как на наличие/отсутствие управляющего сигнала, так и на его полярность. Пример: реле типа КМШ;

Переменного тока.

• По допустимой нагрузке на контакты.

• По времени срабатывания.

• По типу исполнения

Электромеханические реле:

• Электромагнитные реле(обмотка электромагнита неподвижна относительно сердечника);

• Герконовые реле;

• Магнитоэлектрические реле(обмотка электромагнита с контактами подвижна относительно сердечника);

• Термореле (биметаллическое);

• Электродинамические реле

• Ферродинамические реле

• Индукционные реле

Статические реле

• Ферромагнитные реле

• Ионные реле

• Полупроводниковые реле

По контролируемой величине

• Реле напряжения;

• Реле тока;

• Реле мощности;

• Реле пневматического давления;

• Реле контроля изоляции;

Специальные виды электромагнитных устройств:

• Шаговый искатель.

• Устройство защитного отключения.

• Автоматический выключатель.

• Реле времени.

• Электромеханический счётчик.

Обозначение на схемах

На схемах реле обозначается следующим образом:

Работа электромагнитных реле основана на использовании электромагнитных сил, возникающих в металлическом сердечнике при прохождении тока по виткам его катушки. Детали реле монтируются на основании и закрываются крышкой. Над сердечником электромагнита установлен подвижный якорь (пластина) с одним или несколькими контактами. Напротив них находятся соответствующие парные неподвижные контакты.

В исходном положении якорь удерживается пружиной. При подаче управляющего сигнала электромагнит притягивает якорь, преодолевая её усилие, и замыкает или размыкает контакты в зависимости от конструкции реле. После отключения управляющего напряжения пружина возвращает якорь в исходное положение. В некоторые модели, могут быть встроены электронные элементы. Это резистор, подключенный к обмотке катушки для более чёткого срабатывания реле, или (и) конденсатор, параллельный контактам для снижения искрения и помех.

Управляемая цепь электрически никак не связана с управляющей (такая ситуация часто обозначается в электротехнике как сухой контакт). Более того в управляемой цепи величина тока может быть намного больше чем в управляющей. Источником управляющего сигнала могут быть: слаботочные электрические схемы (например дистанционного управления), различные датчики (света, давления, температуры и т. п.), и другие приборы которые на выходе имеют минимальные значения тока и напряжения. Таким образом, реле по сути выполняют роль дискретного усилителя тока, напряжения и мощности в электрической цепи. Это свойство реле, кстати, имело широкое применение в самых первых дискретных (цифровых)вычислительных машинах. Впоследствии реле в цифровой вычислительной технике были заменены сначалалампами, потомтранзисторамии микросхемами — работающими в ключевом (переключательном) режиме. В настоящее время имеются попытки возродить релейные вычислительные машины с использованиемнанотехнологий.

В настоящее время в электронике и электротехнике реле используют в основном для управления большими токами. В цепях с небольшими токами для управления чаще всего применяются транзисторы или тиристоры.

При работе со сверхбольшими токами (десятки-сотни ампер; например, при очистке металла методомэлектролиза) для исключения возможностипробояконтакты управляемой цепи исполняются с большой контактной площадью и погружаются в масло (так называемая «масляная ячейка»).

Реле до сих пор очень широко применяются в бытовой электротехнике, в особенности для автоматического включения и выключения электродвигателей(пускозащитные реле), а также в электрических схемах автомобилей. Например, пускозащитное реле обязательно имеется в бытовомхолодильнике, а также в стиральных машинах. В этих устройствах реле намного надёжнее электроники, так как оно устойчиво к броску тока при запуске электродвигателя и, особенно, к сильному броску напряжения при его отключении.

Включение реле в электронные сжемы.

Поскольку выходной ток микросхем КМОП-серии, на которых собираются дешифраторы, невелик, для управления электромеханическими реле используются транзисторные усилители тока. Возможный вариант простейшего исполнительного устройства приведен на рис. 7.1, а.

Электронный ключ VT1 обеспечивает срабатывание электромагнитного реле К1. Контакты реле (на рисунке не показаны) осуществляют необходимые коммутации нагрузки.

Диод VD1 служит для разряда электромагнитной энергии, накапливающейся в обмотке реле при протекании в ней тока. После закрывания электронного ключа этот ток ответвляется в диод, рассеивая энергию на нем и обмотке за счет их нагревания. В противном случае на обмотке бы возникала ЭДС самоиндукции значительной величины, что могло бы выводить транзистор из строя.

На рис. 7.1, б изображен улучшенный вариант этой же схемы. Дело в том, что для срабатывания электромеханического реле требуется значительно больший ток, чем для последующего удержания его в замкнутом состоянии. Например для реле РЭС15 с паспортом РС4591003 эти токи равны 21 и 5 мА соответственно. Следовательно, после срабатывания реле ток через его обмотку можно уменьшать, что позволит экономить энергию бортового источника питания. Эти соображения и положены в основу работы второго варианта схемы.

При открывании транзистора VT2 начинает протекать зарядный ток конденсатора С1, определяющийся в основном резистором R2. Его величина выбрана таким образом, чтобы транзистор VT1 переходил в насыщение. Его коллекторного тока достаточно для срабатывания реле К1. По окончании заряда С1 транзистор VT1 закрывается, и ток через обмотку реле будет определяться суммой ее сопротивления и сопротивления резистора R4. Величину последнего подбирают таковой, чтобы ток через обмотку составлял 1,2—1,3 от паспортного значения тока отпускания используемого реле.

После снятия входного сигнала конденсатор С1 разряжается через обмотку реле и последовательно соединенные резисторы R4, R3, R2.

В качестве VT1 и VT2 рассмотренных схем можно использовать любые маломощные транзисторы структуры п-р-п, например КТ315, КТ3102. Демпфирующие диоды должны выдерживать ток, не менее тока срабатывания используемого реле. В большинстве случаев можно обойтись диодами типа КД521, КД522.

Электронные реле отличаются от рассмотренных тем, что вместо электромеханических реле в коллекторную цепь непосредственно включается коммутируемая нагрузка, например электродвигатели. К транзисторам электронного ключа при этом предъявляются повышенные требования. Их максимально допустимый коллекторный ток должен быть не менее тока, потребляемого нагрузкой.

Очень удобно для реверсивного управления двигателями использовать специализированные микросхемы драйверов. В этом случае полностью отсутствуют навесные детали, за исключением элементов искрогашения двигателя. Номенклатура таких микросхем весьма широка. Основные типы и характеристики можно посмотреть, например в [17]. На рис. 7.5 приведена схема исполнительного устройства на микросхеме ВА6229.

Драйвер имеет широкий диапазон питающих напряжений 8— 23 В, максимальный выходной ток — 1,2 А, встроенную защиту от перегрузок. Вход микросхемы совместим с уровнями ТТЛ. Можно использовать микросхемы, совместимые с уровнями КМОП, например ВА6209 и многие другие. В каждом случае драйвер нужно включать по рекомендованной схеме, приводимой в справочниках.

Логика работы всех микросхем одинакова. При нулевых потенциалах на обоих входах напряжение на двигатель не подается (режим холостого хода). При подаче единичного уровня на один из входов двигатель вращается в соответствующую сторону. Очень полезен режим электрического торможения двигателя путем короткого замыкания его роторной обмотки. Включается этот режим подачей единичных уровней на оба входа драйвера.