Что такое твердотельное реле?

Что такое твердотельное реле?

Твердотельные реле — это бесконтактные реле, которые используют полупроводники для передачи входных сигналов в выходные цепи.

Как правило, они подходят для ситуаций, когда реле часто размыкаются и замыкаются и требуется высокая скорость реакции, поскольку можно обеспечить высокую скорость реакции и длительный срок службы.

Применение твердотельных реле

Твердотельные реле используются в ситуациях, когда частота включения/выключения высока, например, в системах контроля температуры, где можно максимально использовать их высокую скорость реагирования и длительный срок службы.

Кроме того, в отличие от обычных реле контактного типа, использующих магнитную силу, здесь нет механического скользящего контакта. Поскольку при размыкании и замыкании контактов не возникает шума, их часто встраивают в изделия, которые подвержены шуму.

С другой стороны, передача сигналов использует явление излучения света через полупроводники и диоды. Следовательно, существует немалый эффект повышения температуры, а выходной каскад представляет собой полупроводниковое устройство. Необходимо соблюдать осторожность, поскольку некоторые детали не подходят для продуктов с высоким напряжением и высоким током.

Принцип работы твердотельного реле

Рисунок 1. Принцип работы полупроводникового реле

Поскольку реле считается бесконтактным, цепь на входной стороне физически изолирована от цепи на выходной стороне, а сигнал передается через оптоизолированное устройство, такое как оптопара.

Когда электрический ток подается на светодиод на входной стороне, диод излучает свет, а схема на выходной стороне принимает свет, а выходная схема срабатывает при обнаружении света. В зависимости от поставщика твердотельных реле, для светоприемной схемы используются фотодиодные матрицы, фотопары и фотосимисторы, а для выходной секции существуют такие вариации, как МОП-транзисторы и симисторы.

Использование света для передачи сигнала обеспечивает очень быстрый отклик. Кроме того, поскольку они не имеют механических контактов, контактные части не изнашиваются, и они, как правило, имеют более длительный срок службы, чем реле контактного типа.

Другие особенности включают тот факт, что вход и выход полностью изолированы изолирующим элементом, поэтому шум, генерируемый на стороне входа, с меньшей вероятностью будет передаваться на сторону выхода.

Как выбрать твердотельное реле

Во-первых, необходимо учесть, какая скорость отклика требуется в схеме, где требуется реле, и как часто передается сигнал. Если вам не нужна такая высокая скорость отклика и только низкочастотная передача сигнала, реле общего контактного типа часто меньше и дешевле.

Если требуется твердотельное реле, также проверьте максимальное значение тока его входного сигнала. Поскольку твердотельные реле представляют собой выходные цепи, использующие полупроводники, чрезмерный ток повредит сами полупроводники, сделав их непригодными для дальнейшего использования.

Другая информация о твердотельных реле

1. Сравнение твердотельного реле и механического реле

Рисунок 2. Полупроводниковое реле и механическое реле

Разница между твердотельным реле и механическим реле заключается в том, являются ли они бесконтактными или бесконтактными типами. Полупроводниковые реле, также называемые твердотельными реле, являются бесконтактными реле, в то время как механические реле являются контактными реле.

Твердотельные реле без контактов включаются и выключаются только посредством передачи сигнала, без механического замыкания или размыкания в электронной цепи. Механическое реле с контактами имеет подвижные части, встроенные в цепь, и использует катушку для создания электромагнитной силы, которая заставляет контакты замыкаться и переключаться в положение ВКЛ/ВЫКЛ.

Твердотельные реле и механические реле обладают следующими характеристиками, которые можно использовать в соответствии с вашими потребностями.

• Характеристики твердотельных реле
  
  • Компактность и легкость
  • Длительный срок службы
  • Низкий уровень шума
  • Высокая скорость работы
  • Высокая устойчивость к вибрации
  • Ток утечки
  • Низкая устойчивость к теплу.
  • Сопротивление в открытом состоянии
• Характеристики механических реле
  
  • Высокая изоляция и сопротивление высокому напряжению
  • Отсутствие тока утечки
  • Почти полное отсутствие сопротивления в открытом состоянии
  • Нет шума при работе.
  • Износ контактов и поломка подвижных клемм
  • Влияние внешнего магнитного поля
  • Дрожь

Твердотельные реле имеют преимущество в том, что они компактны и способны открываться и закрываться на высоких скоростях, и они не страдают от износа контактов и выхода из строя, как механические реле. С другой стороны, механические реле почти не имеют сопротивления включения, и их сила в том, что их можно легко использовать в цепях с высоким напряжением и большой мощностью.

2. Твердотельные реле для автомобильных приложений

Автомобили оснащены множеством реле в качестве деталей, которые управляют работой ламп, стеклоочистителей, аудиооборудования, двигателей, указателей поворота и т. д. В целом, механические реле использовались для автомобильных реле.

Однако механические реле имеют недостатки, связанные с ограниченным сроком службы контактов и большим пространством для установки. В последние годы количество электроприводных устройств в автомобиле увеличивается из-за необходимости в низком расходе топлива и низком энергопотреблении, а также многофункциональности передовых технологий, что создало потребность в более мелких и легких реле.

Рисунок 3. Пример спецификаций автомобильных полупроводниковых реле

Твердотельные реле были разработаны для автомобильных применений, чтобы преодолеть недостатки механических реле, и постепенно заменяют их. На рисунке 3 показан пример спецификаций твердотельных реле для автомобильных приложений.

Использование твердотельных реле позволило уменьшить размер и вес, что не только экономит место в автомобиле, но и способствует повышению топливной эффективности. Кроме того, использование высокого тока, которое было узким местом, теперь может быть реализовано благодаря низкому сопротивлению включения, достигнутому благодаря достижениям в области полупроводниковой технологии.