ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＷＯＲＬＤ・ｊ５癸身 与 赛 磁保持继电器在航天配电系统中的应用 中国电子科技集团公司第三十八研究所 张国兵任海林 【摘要】磁保持继电器作为一种新型的继电器，以其能耗低、稳定可靠的优点在航天直流配电系统中得到广泛的应用。本文从磁保持继电器 的串联和串并联、线圈的瞬态抑制、绝缘安装和防静电设计等方面对磁保持继电器在航天特殊环境下的使用进行阐述。 【关键词】磁保持继电器；航天配电系统；绝缘安装；防静电设计 Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｌａｔｃｈｉｎｇ Ｒｅｌａｙ ｉｎ ｔｈｅ Ａｅｒｏｓｐａｃｅ Ｐｏｗｅｒ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ＺＨＡＮＧ Ｇｕｏｂｉｎｇ，ＲＥＮ Ｈａｉｌｉｎ （Ｔｈｅ ＮＯ．３８ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＣＥＴＣ，Ｈｅｆｅｉ ２３００８８ Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓ ａ ｎｃｗ 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 ｏｆｍａｇｎｅｔｉｃ ｌａｔｃｈｉｎｇ ｒｅｌａｙ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ． Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ：ｍａｇｎｅｔｉｃ ｌａｔｃｈｉｎｇ ｒｅｌａｙ：Ａｅｒｏｓｐａｃｅ ｐｏｗｅｒ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ；ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ ａｓｓｅｍｂｌｙ；ＥＳＤ ２．１继电器的串联和串并设计 ０引言 在航天领域的配电系统多使用继电器作为 要器件来实现对一 次或者二 次母线实现加断电控制功能”ｌ。其中主要使用的继电器有 电磁继电器、磁保持继电器和同态继电器 】。其中，磁保持继电器 以其脉冲触发保持＿［作、待机功耗小的优点得到广泛的应用。本史 从电路设计、结构安装等方而对磁保持继电器在航天供配电系统中 的使用进行』，介绍。 在航天供配电系统的控制 路中，多使用小功率的磁保持继电 器来进行对控制回路的通断控制。如在某星载型号中，使用小功率 磁保持继电器来对二次电源进行使能控制，要求二次电源的使能开 关次数达４万～５万次。因此在设计时，除了选择使用高可靠性的磁 保持继电器外，还需要在电路设计上考虑对继电器进行“串并”设 计 】６】，见图２。 ＫＩ和Ｋ２的并联、Ｋ３和Ｋ４的并联使用保证继电器的良好接通， Ｋ１，ｆ￣Ｋ３的串联、Ｋ２和Ｋ４的串联的使用方式又能保证继电器的良好 断开。这种改汁中，四个继电器中的任何一个出现故障（开路或者 １磁保持继电器的工作原理 磁保持继电器又称为磁吸合继电器，也是一种自动开关，应 用在电路中起到自动接通和切断的作用。磁保持继电器采用双线 结构设计，其触点升、合状态平时由永久磁铁所产生的磁力所 保持，使用』ｌ 冉流脉冲电压激励不同的线圈工作达到对触点状态的 改变 Ｊｌ 。图ｌ演示＇ｒ具体状态转换过程。磁保持继电器由置位状态 转换为复位状态的过程同珲。 短路），整个电路都能可靠有效工作。 ２＿２继电器线圈的瞬态抑制电路 继电器励磁线圈是感性元件，往线圈断电的瞬间会产生高于电源 电压好几倍的反电动势，作用到电源回路中，对其他电ｌ『元器件有极 大的危害。所以必须对反电动势加以抑制。为此，通常采用在继电器 线 两端加“瞬态抑制电路”（又叫削峰）【 。存航天应用中，为了 防止二极管击穿．提高电路可靠性，瞬态抑制电路一‘般采用二极管和 低阻值电阻串联或者两个二极管串联。推荐电路见图２。 继电器复位状态 ｘ建§圈脉冲励磁瞬间 “串并 使角 线圈的 态抑制 图２磁保持继电器的“串并”使用＋线圈瞬态抑制 ３磁保持继电器的绝缘安装和防静电设计 磁襁之间相互作用 继电器完成置位 ３．１继电器的绝缘安装 继电器的常规使用方式就是直接安装固定在单机金属壳体上。在 航天应用中，为了防止继电器失效时触点与继电器壳体粘连而导致回 图１磁保持继电器的工作原理 ２磁保持继电器的应用 在航天供配电系统中，磁保持继电器用于对功率回路或者控制 回路进行开通和关断，如果在使用中发生故障，则会造成整机或者 路电源与单机及机壳大地短路，必须保证对继电器进行绝缘安装。 图３是在航天应用中继电器的使用安装方式。将继电器安装在 环氧板上再进行安装，保证继电器壳体与单机金属壳体相互绝缘， 继电器一旦发生故障失效不会把电源连接到单机机壳火地，充分保 （下转第８４页） 后级负载不能正常工作，因此对继电器的可靠性设计要求非常高。 ・８２・ 屯子世界 ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＷＯＲＬＤ・攘素与嬲寮 一＞ ～∞ｃｏＬ一０ 一 一∞ ～∞一∞～ｏ ∞［ Ｄ ∞ 不可或缺的地位。ｌ＿Ｉ维ＺｎＯ既有石墨烯的大部分优点，还具有块体 八 秘 伯 ０ ∞ ∞ ＺｎＯ半导体材料的优点。对于目前集成度较高的各种器件有很大的 潜力，有利于推进现今科学技术的发展。 ４结语 二维ＺｎＯ的发现，成功的证明了类石墨烯材料的存在，实现了 新材料的研究。二维ＺｎＯ的宽带隙弥补了石墨烯的不足，并为类石 墨烯材料的研究开启新的篇章。加大材料带隙的方法有很多种，可 以实现石墨烯“０”带隙的突破，但是无论什么方法改变的带隙都 不如材料本身具有的带隙稳定性好。寻找替代石墨烯材料的研究将 会是近些年的主要方向。 参考文献 Ｅｎｅｒｇｙ（ｅＶ） 图４单层ＺｎＯ态密度图 Ｉ １ ｌＮｏｖｏｓｅｌｏｖ Ｋ Ｓ，Ｇｅｉｍ Ａ Ｋ，Ｍｏｒｏｚｏｖ Ｓ Ｖ，ｅｔ ａ１．Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｆｉｅｌｄ Ｅ娲Ｃｔ ｉｎ Ａｔｏｍｉｃａｌｌｙ Ｔｈｉｎ Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｌｍｓ￣】．Ｓｃｉｅｎｃｅ，２００４，３０６：６６６—６６９． １２］Ｗｅｉｒｒｕｍ Ｇ，Ｂａｒｃａｒｏ Ｇ，Ｆｏｒｔｕｎｅｌｌｉ Ｆ，ｗｅｂｅｒ Ｆ，Ｓｃｈｅｎｎｅｃｈ Ｒ，Ｓｕｍｅｖ Ｓ Ｎｅｔｚｅｒ Ｆ．Ｇｒｏｗｔｈ ａｎｄ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ Ｌａｙｅｒｓ ｏｎ ａ ３低维ＺｎＯ的应用前景 与石墨烯相比较，二维ＺｎＯ不仅拥有带隙，而且还是很大的禁 带宽度，在光学器件方面有』 泛的应用前景。４．０５ｅＶ的禁带宽度， Ｐｄ（１１１）Ｓｕｆｆａｃｅ［Ｊ］Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＰｈｙｓｉｃａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｃ，２０１０，１１４：１５４３２． ｝３］Ｏｓｈｉｋｉｆｉ Ｍ，Ａｒｙａｓｅｄａｗａｎ Ｆ Ｂａｎｄ Ｇａｐｓ ａｎｄ Ｑｕａｓｉｐａｒｔｉｃｌｅ Ｅｎｅｒｇｙ Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓ ｏｎ ＺｎＯ，ＺｎＳ ａｎｄ ＺｎＳｅ ｉｎ ｔｈｅ Ｚｉｎｃ—ｂｌｅｎｄｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｂｙ ｔｈｅ ＧＷ Ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎ．Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ Ｂ，１９９９，６０：１０７５４． 在场效应管、压电器件、太阳能电池、生物传感器、紫外探测器， 以及波长较小的传感器等领域有很大的潜在价值。随着高新技术的 发展，各种器件都向着高度集成化发展，尺寸越来越小，二维材料 的出现既降低了器件测尺寸，又提高了器件的性能，有利于新器件 的研发：尤其是在传感器方面，二维ＺｎＯ各方面的优异性能决定其 【４］Ｂｕｄｅｒ Ｋ Ｔ，Ｗａｌｓｈ Ａ．Ｕｌｔｒａ—ｔｈｉｎ Ｏｘｉｄｅ Ｆｉｌｍｓ ｒ０ｒ Ｂａｎｄ Ｅｎ￣ｎｅｅｒｍｇ：Ｄｅｓｉｇｎ Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ，ａｎｄ Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ［Ｊ］Ｔｈｉｎ Ｓｏｌｉｄ ＦｉｌｎｌＳ，２０１４，５５９：６４—６８ 作者简介： 徐殿双（１９８７一），男，硕士，助教，研究方向：功能材料。 （上接第８２页） 证了航天供配电系统的供电安全。 产品供配电系统中，并且在轨工作运行良好。 体一 参考文献 …陈伟．星载天线驱动器磁保持继电器触点保护技术『ｌｌ＿可靠性 物理与失效分析技术，２０１６，２（３４）：２６—３０． 【２Ｊ马世俊．卫星电源技术［ｍ１．北京：中国宇航出版社，２００１ 王凯，李杏春，王占国．一种磁保持继电器驱动电路的设计【『ｌｌ仪 器仪表用户，１５（３）：６６－６７． 图３继电器在机壳上的绝缘安装 Ｉ４１钟国芳，陈惠强磁保持继电器应用ｅｅ的问题及改进措施ｕ Ｊｌ华 电技术，２００９，８（３１）：４５—４８． ３．２继电器的防静电设计 由于航天环境的特殊性，空间等离子体会在继电器的金属壳体 上形成静电。继电器进行绝缘安装后，就无法及时有效的释放在继 电器壳体上累积的静电，因此在航天器中使用继电器必须采取措施 １５】翁丽靖，朱筱南．磁保持继电器在星载雷达直流配电器中的特 殊应用Ｕ】＿信息化研究，２０１０，３６（１２）：４０—４２． 【６】陈丹，，王航天器多继电器线圈并联电路的可靠性研 究【】１．航天器环境工程，２０１４，３１（３）：３１３—３１ ５ 对继电器壳体表面的静电进行泄放。 在正常设计中常采取在磁保持继电器的壳体上连接一个静电泄放电 阻到单机金属壳体的措施，为继电器壳体提供良好的静电放电回路。 【７】阎健．电磁继电器和固态继电器在回收电路中的应用…．航天 返回与遥感，２（）（）２，２３（１）：１～３． ４结语 由于具有待机功耗低、高可靠的特性，磁保持继电器在航天配 电系统中得到广泛的应用。本文从继电器的串并联使用、线圈的瞬 作者简介： 张国兵（１９７３一），男，河南洛阳人， 硕士，高级工程师，主 要从事星载供配电系统研制工作 任海林（１９７９～），男，安徽淮北人． 学士，高级工程师，主 态抑制、绝缘安装和防静电设计等方面对磁保持继电器在航天特殊 环境下的使用进行了阐述。上述的设计方式已广泛应用于航天型号 ・８４・ 屯子世界 要从事雷达电子设备结构设计制工作 ．
