Jazýčkové relé může být nejlepším řešením pro…

Jazýčkové reléové spínací systémy jsou široce používány v testovacích a měřicích aplikacích. Malá velikost, vysoký izolační odpor, hermeticky uzavřené kontakty a rychlá doba provozu mohou být některé z hlavních výhod jazýčkových relé oproti jiným spínačům. Jako nový příklad uvedla společnost Pickering Electronics miniaturní jazýčkové relé s minimálním oddělením 1 500 V. Zařízení je umístěno v balíčku mini-SIP o půdorysu 12,5 mm x 3,7 mm a výšce 6,6 mm.

Ve společnosti Semiconductor si vybrali Pickeringovo miniaturní HV jazýčkové relé, které je srdcem jejich testovacího systému IC. Obrázek s laskavým svolením Pickering Electronics

Nové jazýčkové relé může spínat až 0,7 A, 10 W. Dodává se v jednopólovém, jednopólovém (SPST) normálně otevřeném uspořádání a má tři napětí cívky: 3 V, 5 V a 12V. Tato relé jsou vhodná pro: aplikace, jako jsou testery kabelů, testery polovodičů / smíšených signálů a aplikace vysokého napětí. V tomto článku se pokusíme vyvinout představu o důležitosti přepínání signálu v testovacích systémech a přezkoumat některé výhody jazýčkových relé. o dalších možnostech.

Proč je nutná změna?

Přepínání nám umožňuje připojit přístroj k požadovaným svorkám testovaného zařízení (DUT) v pořadí. Příklad je uveden na obrázku níže.

Příklad unipolární matice 6 × 8. Obrázek s laskavým svolením Keithley

V tomto případě nám přepínačová matice 6 x 8 (představovaná malými kroužky na křižovatce řádků a sloupců) umožňuje připojit osciloskop, funkční generátor a napájecí zdroj k jedné ze dvou svorek DUT. Místo toho, abychom operátora žádali o pohyb sond po DUT, můžeme použít procesor ke kontrole přepínačů a mít programovatelnou testovací sekvenci. To je rychlejší a může být méně náchylné k chybám a migrace může snížit systémové náklady sdílením nástrojů mezi více kanály testovacího a měřicího systému. Můžeme si myslet, že navrhnout přechodovou funkci, jako je ta, která je uvedena výše, je triviální. Uvidíme však, že tomu tak není. Ve skutečnosti, abyste měli správný spínací systém, musíte pochopit signály, které mají být přepnuty, a testy, které je třeba provést.

Špatné přepínání může ovlivnit přesnost a opakovatelnost

Spínací systém optimalizovaný pro aplikace vysokého napětí / proudu není obecně vhodný pro přepínání vysokofrekvenčního signálu. Například testovací nastavení, které mění vysoké napětí na kapacitní zátěž, musí obsahovat sériový rezistor k omezení zatěžovacího proudu (i = Cloaddvdt). Aplikace s nízkým napětím však vyžaduje pozornost na jevy, jako je termoelektrické kompenzační napětí generované v rozvaděči a znečištění fólie spínače. Na druhé straně spínací systém pro vysokofrekvenční aplikace, přizpůsobení impedance pro přesná měření. Nemůžeme tedy použít stejné nastavení testu k přepnutí z 500 V, 500 MHz na 10 A. Budeme muset provést vysokonapěťový test a vysokofrekvenční měření ve dvou různých nastaveních. Bez ohledu na praktická omezení spínacího systému lze snadno vést k chybným měřením.Existuje několik různých typů a konfigurací spínacích prvků, které lze použít k implementaci spínací funkce vícekanálového měřicího zařízení. Hlavní možnosti přepínání jsou elektromechanická relé (EMR), magnetická relé a polovodičová relé (SSR). Ve zbývající části tohoto článku přezkoumáme některé výhody magnetických relé oproti jiným možnostem přepínání.

Provozní rychlost

Toto je míra rychlosti, při které se relé může spolehlivě pohybovat z jednoho stavu do druhého. Ve srovnání s EMR jsou jazýčková relé lehčí a mají jednodušší pohyblivé části a mohou se měnit asi 5 až 10krát rychleji. Provozní rychlost jazýčkového relé je v rozmezí od 200 µs do 500 µs. . To může být významná výhoda oproti EMR, protože to významně snižuje čas testování v produkčním prostředí. Všimněte si, že čas testu v takových aplikacích nese významnou hodnotu dolaru. SSR jsou mnohem rychlejší než magnetická relé a nabízejí provozní rychlost menší než 10 µs sekundu.

Svodový proud

I v otevřeném stavu může spínačem protékat velmi malý proud. To lze modelovat podle kontaktního izolačního odporu, jak je uvedeno níže.

Reprezentace izolačního odporu spínacího relé v otevřeném stavu. Obrázek s laskavým svolením Keithley

Většina relé má izolační odpor v rozsahu 1 MΩ až 1 GΩ. V mnoha aplikacích by měl být malý svodový proud, který může protékat izolačním odporem, zanedbatelný. Při změně proudů v rozsahu 1 µA nebo méně však možná budeme muset vzít v úvahu tyto malé svodové proudy. Obrázek níže ukazuje, jak lze svodový proud kanálu 2 odstranit ze zdrojového proudu (měl být dodán do nákladu č. 1.

Schéma znázorňující svodový proud kanálu 2 extrahovaný ze zdrojového proudu připojeného k zátěži n. Obrázek 1 (upravený) s laskavým svolením Keithley (PDF)

Na rozdíl od SSR jsou jazýčkové relé a EMR založeny na mechanických kontaktech oddělených od sebe v otevřeném stavu. Z tohoto důvodu jazýčkové relé a EMR fungují spíše jako dokonalý spínač a nabízejí vyšší izolační odpor.

Frekvence spínaných signálů

V SSR existuje rovnováha mezi parazitní kapacitou spínače a jeho odporem ve stavu. Pro snížení aktivního odporu jsou zapotřebí větší zařízení s vyšší parazitní kapacitou. Tyto velké kondenzátory omezují šířku pásma a vytvářejí nežádoucí signální spojení mezi blízkými relé. Kapacita jazýčkového relé je podstatně menší než kapacita SSR, a proto jazýčkové relé signalizuje vyšší frekvenci.

Kontakt pro kontaktní odpor pouzdra

Na rozdíl od většiny EMR mají jazýčkové relé hermeticky uzavřené kontakty. Protože nečistoty nemohou vstoupit do kritických kontaktních oblastí, můžeme mít konzistentnější spínací vlastnosti, což může být zvláště důležité v aplikacích spínání nízkého napětí (pod asi 100 mV). V těchto aplikacích může kontaminace vytvořit film na kontaktní ploše a zvýšit kontaktní odpor. Změny kontaktního odporu mohou způsobit chybná měření. Napětí nad přibližně 100 mV jsou dostatečně vysoká, aby tyto kontaminace eliminovala. Všimněte si, že odpor SSR v případě nemusí být lineární a může se lišit podle zatěžovacího proudu.

výsledek

Jazýčková relé mohou být nejlepším řešením pro implementaci spínací funkce mnoha testovacích a měřicích aplikací. Nabízejí výhody, jako jsou malé rozměry, vysoký izolační odpor, hermeticky uzavřené kontakty a rychlá doba provozu.