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

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

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。

磁保持继电器；航天配电系统；绝缘安装；防静电设计

0 引言

在航天领域的配电系统多使用继电器作为主要器件来实现对一次或者二次母线实现加断电控制功能[1]。其中主要使用的继电器有电磁继电器、磁保持继电器和固态继电器[2]。其中，磁保持继电器以其脉冲触发保持工作、待机功耗小的优点得到广泛的应用。本文从电路设计、结构安装等方面对磁保持继电器在航天供配电系统中的使用进行了介绍。

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圈结构设计，其触点开、合状态平时由永久磁铁所产生的磁力所保持，使用正直流脉冲电压激励不同的线圈工作达到对触点状态的改变[3][4]。图1演示了具体状态转换过程。磁保持继电器由置位状态转换为复位状态的过程同理。

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。

2.1 继电器的串联和串并设计

在航天供配电系统的控制回路中，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[5]6]，见图2。

K1和K2的并联、K3和K4的并联使用保证继电器的良好接通，K1和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。这种设计中，四个继电器中的任何一个出现故障（开路或者短路），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，在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，对其他电子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圈两端加“瞬态抑制电路”（又叫削峰）[7]。在航天应用中，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。

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

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大地，充分保证了航天供配电系统的供电安全。

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