消除接點彈跳? 全靠「鋁箔」救場

作者 : John Dunn,EDN專欄作者

水銀開關不會發生彈跳現象,但卻存在水銀外洩的危害,因此必須尋求另一種防彈跳開關的方法。「鋁箔」在此派上用場...

最近我們在打造一項電源設計時需要進行負載測試,但不容許發生「接點彈跳」(contact bounce)效應。為此,我們首先必須將該負載與電源斷開連接,然後使用水銀開關來連接,才能確保實現無彈跳效應的負載應用。

但問題是我們手邊並沒有任何水銀開關,也到處找不到可以在哪裡購買。因為水銀(汞)是一種危險品,存在水銀外洩的危害,供應商們似乎都已經停產所有的這一類開關了。

我曾經在「無水銀的防彈跳開關設計」(Bounceless Switching Without Mercury)一文中簡要地討論過這個問題。這一次,我打算更深入地探索這個問題。

首先來看看圖1中的示例介紹接點彈跳效應是如何產生的。

圖1:圖解接點彈跳效應如何發生。

我們從位於開路位置的繼電器或開關開始,先對繼電器線圈加以通電或推升開關桿,以使電樞的動態接點接觸到附近的固定(靜)接點。然而,當該電樞接點第一次敲擊時,將會在衝力與彈力一起作用下導致一次或多次彈跳。其間可能會發生開關暫時將電路閉合,接著開啟開關,然後是最終的閉合。這就是接點彈跳效應。

圖1也顯示了一個接點彈跳的工作週期;而在現實世界中,有時可能會發生幾次這樣的彈跳週期。但在我們進行電源測試時是不容許發生這種效應的。

水銀開關具有防接點彈跳效應的優點,因此,可以使用水銀開關來排除接點彈跳的效應。取決於其玻璃容器的放置方式,在水銀開關玻璃容器內的水銀將會完全「吞沒」兩個接點,或者是與這兩個接點隔離開來,如2所示。

圖2:單極單投(SPST)水銀開關的操作方式。

水銀開關完全不會發生彈跳現象;但由於存在水銀外洩的危害,我們無法取得這一類開關,因此必須尋求另一種防彈跳開關的方法。

「鋁箔」可在此派上用場。我們使用鬆散包裹成的鋁箔球和銅質覆箔板,設計了如 3 所示的防彈跳開關。

圖3:使用鋁箔球和銅質覆箔板設計的防彈跳開關。

其工作原理如下:當我們將鋁箔球猛擊到銅質覆箔板上,鋁箔將會塌陷下來而不至於發生彈跳。在經過一定次數的使用後,需要讓鋁箔球再次變得「蓬鬆」;而當最終無法再「蓬鬆」時,就得使用新的鬆散鋁箔球。

最後,當我們以這種方式測試電源時,必須證明這一點,並提供示波器照片來顯示不再發生接點彈跳效應。在我們完全按此要求執行後,這項電源裝置的設計也總算被接受了。

編譯:Susan Hong

(參考原文:Simulation trouble: Bode plotting an oscillator,by John Dunn)

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