磁保持繼電器在航天配電系統中的應用

中國電子科技集團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中的應用

中國電子科技集團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、穩定可靠的優點在航天直流配電系統中得到廣泛的應用。本文從磁保持繼電器的串聯和串并聯、線圈的瞬態抑制、絕緣安裝和防靜電設計等方面對磁保持繼電器在航天特殊環境下的使用進行闡述。

磁保持繼電器；航天配電系統；絕緣安裝；防靜電設計

0 引言

在航天領域的配電系統多使用繼電器作為主要器件來實現對一次或者二次母線實現加斷電控制功能[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繼電器[2]。其中，磁保持繼電器以其脈沖觸發保持工作、待機功耗小的優點得到廣泛的應用。本文從電路設計、結構安裝等方面對磁保持繼電器在航天供配電系統中的使用進行了介紹。

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，也是一種自動開關，應用在電路中起到自動接通和切斷的作用。磁保持繼電器采用雙線圈結構設計，其觸點開、合狀態平時由永久磁鐵所產生的磁力所保持，使用正直流脈沖電壓激勵不同的線圈工作達到對觸點狀態的改變[3][4]。圖1演示了具體狀態轉換過程。磁保持繼電器由置位狀態轉換為復位狀態的過程同理。

圖1 磁保持繼電器的工作原理

2 磁保持繼電器的應用

在航天供配電系統中，磁保持繼電器用于對功率回路或者控制回路進行開通和關斷，如果在使用中發生故障，則會造成整機或者后級負載不能正常工作，因此對繼電器的可靠性設計要求非常高。

2.1 繼電器的串聯和串并設計

在航天供配電系統的控制回路中，多使用小功率的磁保持繼電器來進行對控制回路的通斷控制。如在某星載型號中，使用小功率磁保持繼電器來對二次電源進行使能控制，要求二次電源的使能開關次數達4萬～5萬次。因此在設計時，除了選擇使用高可靠性的磁保持繼電器外，還需要在電路設計上考慮對繼電器進行“串并”設計[5]6]，見圖2。

K1和K2的并聯、K3和K4的并聯使用保證繼電器的良好接通，K1和K3的串聯、K2和K4的串聯的使用方式又能保證繼電器的良好斷開。這種設計中，四個繼電器中的任何一個出現故障（開路或者短路），整個電路都能可靠有效工作。

2.2 繼電器線圈的瞬態抑制電路

繼電器勵磁線圈是感性元件，在線圈斷電的瞬間會產生高于電源電壓好幾倍的反電動勢，作用到電源回路中，對其他電子元器件有極大的危害。所以必須對反電動勢加以抑制。為此，通常采用在繼電器線圈兩端加“瞬態抑制電路”（又叫削峰）[7]。在航天應用中，為了防止二極管擊穿，提高電路可靠性，瞬態抑制電路一般采用二極管和低阻值電阻串聯或者兩個二極管串聯。推薦電路見圖2。

圖2 磁保持繼電器的“串并”使用+線圈瞬態抑制

3 磁保持繼電器的絕緣安裝和防靜電設計

3.1 繼電器的絕緣安裝

繼電器的常規使用方式就是直接安裝固定在單機金屬殼體上。在航天應用中，為了防止繼電器失效時觸點與繼電器殼體粘連而導致回路電源與單機及機殼大地短路，必須保證對繼電器進行絕緣安裝。

圖3是在航天應用中繼電器的使用安裝方式。將繼電器安裝在環氧板上再進行安裝，保證繼電器殼體與單機金屬殼體相互絕緣，繼電器一旦發生故障失效不會把電源連接到單機機殼大地，充分保證了航天供配電系統的供電安全。

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