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Dans le domaine des dispositifs de commutation électroniques, relais à semi-conducteurs Peut changer de chargement avec précision et rapidement, et sans pièces mobiles, ce qui les rend indispensables dans diverses applications commerciales et industrielles. Cet article se plongera dans le principe de travail des relais à l'état solide. Après avoir lu cet article, vous aurez une compréhension plus approfondie des relais à l'état solide, qui vous aideront à choisir le bon relais solide pour vos besoins spécifiques.
Qu'est-ce qu'un relais à l'état solide (SSR)?
UN Relay à l'état solide (SSR) est un dispositif de commutation électronique qui contrôle l'état de désactivation d'une charge lorsqu'une petite tension externe est appliquée à sa borne de commande. Contrairement aux relais électromécaniques traditionnels, les relais à l'état solide reposent sur des dispositifs semi-conducteurs pour s'allumer et désactiver, évitant ainsi des problèmes tels que la vitesse de commutation lente.
Principe de travail du relais à l'état solide: étape par étape
Le principe de travail de RSE tourne autour de l'interaction de trois composants principaux: circuit d'entrée (contrôle), mécanisme d'isolement et circuit de commutateur de sortie. Voici une ventilation détaillée de la façon dont ces composants fonctionnent ensemble:
Étape 1: le signal de commande et le circuit d'entrée
Le circuit d'entrée, également connu sous le nom de circuit de commande, est l'endroit où la tension de commande externe est appliquée. La tension peut être mélangée AC, DC ou AC-DC.
Lorsqu'aucune tension de commande n'est appliquée, la diode émettrice de lumière (LED) dans le circuit d'entrée est à l'état hors de l'État et aucun courant ne circule. Par conséquent, les composants de commutation du circuit de sortie restent dans un état inactif et la charge est à l'état déconnecté.
Lorsque la tension de commande est appliquée (dans la plage nominale), la LED s'allume et produit de la lumière. Cette lumière agit comme un signal pour activer le niveau suivant du relais.
Étape 2: le mécanisme d'isolement
Les mécanismes d'isolement sont cruciaux pour séparer les circuits de contrôle basse tension des circuits de charge à haute tension pour empêcher les interférences électriques ou les dommages. Dans la plupart des relais à l'état solide, cela est réalisé via des coupleurs optiques (opto-coupères), bien que certains utilisent également des transformateurs ou une combinaison des deux.
Dans les relais à semi-conducteurs basés sur des coupleurs optiques, la lumière émise par la LED d'entrée est détectée par le phototransistor ou la photodiode dans la partie de sortie. Ce couplage optique garantit qu'il n'y a pas de connexion électrique directe entre le côté de commande et le côté de charge, protégeant ainsi le SSR et le circuit.
Le circuit d'isolement peut également inclure des composants supplémentaires tels que les redresseurs, les circuits de protection et les circuits de détection pour stabiliser le signal et préparer le niveau suivant.
Étape 3: Le circuit de commutation de sortie
Le circuit de sortie est responsable du changement de charge en fonction du signal transmis par le mécanisme d'isolement, et il est généralement composé de dispositifs semi-conducteurs de haute puissance et de composants de protection tels que les suppresseurs de tension transitoires.
Lorsque le transistor photoélectrique dans le mécanisme d'isolement est activé par la lumière de la LED, il déclenchera le dispositif de semi-conducteur de sortie, qui est conducteur une fois qu'il est activé, et le courant circule de la source d'alimentation à la charge et que la charge est activée.
La sortie du relais à l'état solide peut être conçue comme DC, AC ou AC-DC. Les relais à l'état solide nominal AC peuvent être monophasés ou triphasés et peuvent fonctionner en mode zéro ou aléatoire.
Étape 4: Le processus de désactivation
Le processus d'arrêt est l'opposé du processus d'activation:
Lorsque la tension de commande est supprimée, la LED d'entrée s'éteint et cesse d'émettre la lumière.
Lorsqu'il n'y a pas de lumière, le phototransistor dans le mécanisme d'isolement est désactivé et le dispositif de semi-conducteur de sortie est fermé.
Lorsque le circuit de sortie cesse de mener, le courant s'écoulant vers la charge est coupé, donc la charge est désactivée.
| Étape | Nom | Fonction de base | Principe de travail |
|---|---|---|---|
| 1 | Signal de commande et circuit d'entrée | Recevoir une tension de contrôle externe et activer SSR | Lorsque la tension de contrôle est appliquée, la LED s'allume et signale l'étape suivante; Lorsqu'aucune tension, la LED est éteinte et la charge est déconnectée |
| 2 | Mécanisme d'isolement | Séparez le côté de commande basse tension de la charge haute tension, protégeant le circuit | La lumière LED est détectée par phototransistor / photodiode; Le couplage optique assure l'isolement électrique; peut inclure des redresseurs, des circuits de protection et de détection |
| 3 | Circuit de commutation de sortie | Commuter la charge en fonction du signal d'isolement | Le phototransistor déclenche un dispositif semi-conducteur de sortie pour mener, alimenter la charge; Peut être AC, DC ou AC-DC; AC peut être une seule / triphasé, un croisement zéro ou un aléatoire |
| 4 | Processus de désactivation | Arrêter la puissance de chargement | Lorsque la tension de contrôle est supprimée, la LED s'éteint, le phototransistor désactive, le périphérique de sortie cesse de mener et la charge est déconnectée |
Avantages clés de l'utilisation des relais à l'état solide
Par rapport aux relais électromécaniques, relais à semi-conducteurs ont plusieurs avantages, notamment:
Pas de pièces mobiles: S'appuyer sur des dispositifs semi-conducteurs pour éviter les arcs, l'usure et les échecs mécaniques, l'amélioration de la fiabilité et de la durée de vie.
La vitesse de commutation est plus rapide: Il peut changer à une fréquence plus élevée, ce qui convient très bien aux applications de précision.
Isolement électrique: Protège les circuits de contrôle sensibles de l'influence des circuits de charge à haute tension.
Compatible avec les circuits logiques: Facile à intégrer avec TTL, CMOS et autres systèmes de contrôle numérique.
Taille compacte: Plus petit et plus robuste que les relais mécaniques, adaptés aux environnements avec un espace limité.
Choisir le bon SSR pour votre application
Lors de la sélection d'un relais à l'état solide approprié, veuillez considérer les facteurs suivants:
Tension d'entrée / sortie et de courant: Assurez-vous que le relais à l'état solide peut gérer la tension (CA ou DC) et le courant de la charge pour éviter les dommages.
Type d'isolement: Pour les applications compactes à faible coût, choisissez un relais à l'état solide basé sur des coupleurs optiques; Pour l'isolement haute tension, choisissez un relais à l'état solide basé sur un transformateur.
Conditions environnementales: Choisissez le relais à l'état solide correspondant en fonction des conditions environnementales, telles que la plage de température de travail et la taille de l'espace.
Spécifications du tableau de données: Reportez-vous toujours au tableau de données du fabricant pour des instructions détaillées sur l'installation et l'utilisation.
Conclusion
Relais d'état solide (SSR) sont des dispositifs de commutation multifonctionnels et efficaces qui utilisent la technologie des semi-conducteurs et les mécanismes d'isolement pour contrôler de manière fiable les charges. En comprenant le principe de travail des relais à semi-conducteurs, vous pouvez utiliser pleinement leurs avantages dans un large éventail d'applications, de l'automatisation industrielle à l'électronique grand public.
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