Твердотельное реле

( Твердотельное реле SSR ) — это электронное коммутационное устройство , которое включается или выключается, когда внешнее напряжение на его управляющие клеммы подается (переменного или постоянного тока). Они выполняют ту же функцию, что и электромеханическое реле , но твердотельная электроника не содержит движущихся частей и имеет более длительный срок службы. Твердотельные реле были изобретены в 1971 году подразделением Crydom Controls компании International Rectifiers. ^{[ нужен неосновной источник ]}^[1]

ТТР состоят из датчика, который реагирует на соответствующий входной сигнал (управляющий сигнал), электронного переключающего устройства, которое переключает питание на схему нагрузки, и механизма связи, позволяющего управляющему сигналу активировать этот переключатель без механических частей. Они могут быть предназначены для переключения нагрузок переменного или постоянного тока . В корпусных ТТР используются силовые полупроводниковые устройства, такие как тиристоры и транзисторы , для переключения токов силой до ста ампер . ТТР имеют более высокую скорость переключения по сравнению с электромеханическими реле и не имеют физических контактов, которые могут изнашиваться. ТТР не способны выдерживать большую кратковременную перегрузку, как электромеханическое реле, и имеют более высокое сопротивление во включенном состоянии.

Операция

В цепях переменного тока тиристорные или симисторные реле по своей природе отключаются в точках перехода переменного тока через ноль при нулевом токе нагрузки. Цепь никогда не будет прервана в середине пика синусоидальной волны, что предотвращает возникновение больших переходных напряжений, которые в противном случае могли бы возникнуть из-за внезапного коллапса магнитного поля вокруг индуктивности. При добавлении детектора нулевой точки (при отсутствии отрицательной индуктивности цепи и результирующей обратной ЭДС ) отдельные тиристоры можно снова включить в начале новой волны. Эта функция называется переключением с пересечением нуля или переключением через ноль.

ТТР на основе одного МОП-транзистора или нескольких МОП-транзисторов в параллельном массиве может хорошо работать с нагрузками постоянного тока. МОП-транзисторы имеют встроенный диод на подложке, который проводит ток в обратном направлении, поэтому одиночный МОП-транзистор не может блокировать ток в обоих направлениях. Для работы на переменном токе (двунаправленном) два МОП-транзистора располагаются спина к спине, а их истоковые выводы связаны вместе. Их дренажные штыри подключены к обеим сторонам выхода. Диоды подложки поочередно смещены в обратном направлении, чтобы блокировать ток, когда реле выключено. Когда реле включено, общий источник всегда имеет мгновенный уровень сигнала, и фотодиод смещает оба затвора в положительном направлении относительно источника. ^{[ нечеткий ]}

Обычно обеспечивается доступ к общему источнику, чтобы несколько МОП-транзисторов можно было подключить параллельно при переключении нагрузки постоянного тока. Обычно предусмотрена сеть для ускорения выключения МОП-транзистора при отключении управляющего входа.

ТТР для приложений переключения постоянного тока могут использовать МОП-транзисторы или IGBT .

Тайминг

Выбор подходящего типа ССР ^[2] Это важно, особенно когда приложение требует критического по времени состояния включения/выключения без изменений.

В приложениях, требующих критичного по времени переключения включения/выключения, следует использовать конструкции транзисторов или МОП-транзисторов, поскольку они не подвержены присущим им изменениям при пересечении нуля, которые могут проявляться в устройствах SCR или TRIAC.

Муфта

Сигнал управления должен быть подключен к управляемой цепи таким образом, чтобы обеспечить гальваническую развязку между двумя цепями.

Многие ТСР используют оптическую связь. Управляющее напряжение подает питание на внутренний светодиод , который загорается и включает светочувствительный диод (фотогальванический); ток диода включает встречный тиристор ( TRIAC ), SCR или MOSFET для переключения нагрузки. схему управления Оптическая связь позволяет электрически изолировать от нагрузки.

Характеристики

Большинство относительных преимуществ твердотельных реле перед электромеханическими реле являются общими для всех твердотельных устройств по сравнению с электромеханическими устройствами.

Абсолютно бесшумная работа. ^[3]
ТТР переключаются быстрее, чем электромеханические реле; Время переключения типичного ТТР с оптической связью зависит от времени, необходимого для включения и выключения светодиода - порядка от микросекунд до миллисекунд. ^[3]
Увеличенный срок службы, даже если его активируют много раз, поскольку в нем нет движущихся частей, которые могут изнашиваться, и нет контактов, которые могут образовывать язвы или накапливать нагар. ^[3]
Чистая, безотказная работа. ^[3]

Параметры

ТТР характеризуются рядом параметров, в том числе необходимым активирующим входным напряжением, током, выходным напряжением и током, переменным или постоянным, падением напряжения или сопротивлением, влияющим на выходной ток, термическим сопротивлением , а также тепловыми и электрическими параметрами для безопасной рабочей зоны ( например, снижение номинальных характеристик в зависимости от термического сопротивления при многократном переключении больших токов). ТТР могут также включать в себя оборудование для пересечения нуля , позволяющее включать или выключать напряжение только тогда, когда напряжение переменного тока равно нулю. Пропорциональные ТТР могут задерживать появление напряжения после перехода через ноль, чтобы снизить выходной ток (управление фазовым углом).

См. также

Оптоизолятор

Ссылки

^ «Твердотельные реле» . Сенсата Технологии . Проверено 1 февраля 2023 г.
^ Епископ, Энтони (1986). Справочник по твердотельным реле с приложениями . Индианаполис, Индиана: HW Sams. ISBN 0-672-22475-5 . ОСЛК 15132642 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д «Твердотельное реле» . Инфинеон Технологии . Проверено 3 февраля 2021 г.

Внешние ссылки

[1] «Твердотельные реле» . Сенсата Технологии . Проверено 1 февраля 2023 г.

[2] Епископ, Энтони (1986). Справочник по твердотельным реле с приложениями . Индианаполис, Индиана: HW Sams. ISBN 0-672-22475-5 . ОСЛК 15132642 .

[:0-3] Jump up to: ^а ^б ^с ^д «Твердотельное реле» . Инфинеон Технологии . Проверено 3 февраля 2021 г.

[1]

[2]

[3]