Pusvadītāju releji — veidi, ierīce un darbības princips

Daudzi lasītāji, dzirdot vārdu "relejs", noteikti iedomāsies spoli, kuras kodolā tiek piesaistīts kustīgs kontakts. Un tas nemaz nav pārsteidzoši, jo sākotnēji releji vienmēr bija elektromagnētiski, un ar vārdu "relejs" parasti saprot elektromagnētisku ierīci elektriskās ķēdes atvēršanai un aizvēršanai.

Neskatoties uz to, pusvadītāju slēdži jau ilgu laiku ir izmantoti elektrisko ķēžu pārslēgšanai dažādās tehnoloģiju jomās: tranzistori, tiristori, triaki. Pusvadītāju progresi un releji nav taupīti.

Neskatoties uz to, ka ķēdes ar lielu strāvu un spriegumu tradicionāli tiek pārslēgtas ar elektromagnētisko releju palīdzību, šodien jau ir iespējams ieviest stabilus un jaudīgus pusvadītāju elektriskos slēdžus. Šādi slēdži ir pusvadītāju releji vai cietvielu releji (no angļu valodas Solid-state relay, saīsināti SSR).

Tādējādi pusvadītāju relejs tagad ir pilnībā elektroniska ierīce bez kustīga mehāniska kontakta, kas kalpo, lai ieslēgtu / izslēgtu spēcīgas slodzes strāvas ķēdēs, piegādājot zemu vadības spriegumu elektroniskās ierīces vadības ieejai.

Cietvielu (cietvielu) releja korpusa iekšpusē ir sensora ķēde, kas reaģē uz vadības signālu, kā arī barošanas avota sadaļa - cietvielu elektronika lieljaudas ķēdes pusē.

Šādi releji tiek izmantoti līdzstrāvas un maiņstrāvas ķēdēs, kur tie veic tādas pašas funkcijas kā agrāk mehāniskie elektromagnētiskie releji un kontaktori, tikai tagad problēma tiek atrisināta bez kustīgām daļām komutācijas ķēdē. Rezultātā, pateicoties jaudīgajiem tiristoriem, triakiem un tranzistoriem, kas integrēti releju korpusos, kļuva iespējams pārslēgt strāvu līdz pat simtiem ampēru, neizmantojot mehāniskus komponentus.

Salīdzinot ar elektromehāniskajiem relejiem, cietvielu relejiem ir lielāks drošas pārslēgšanas ātrums simtiem mikrosekundēs, savukārt vadības ķēde un strāvas ķēde ir pilnībā galvaniski izolētas viena no otras (parasti tiek izmantota optopāra izolācija).

Cietvielu releji spēj īsu laiku izturēt pārslodzi komutācijas pusē un palikt ekspluatācijā, ar ko elektromehāniskie senči nevar lepoties. Tajā pašā laikā cietvielu relejs darbojas klusi, tam ir kompakti izmēri, kontakti šeit neoksidējas (jo nav kontaktu kā tādu), nav dzirksteles, ierīce nebaidās ne no putekļiem, ne no vibrācijas.

Protams, releja pusvadītāju savienojuma pretestība vadošā stāvoklī ir nelineāra, un pie lielām ieslēgtām strāvām ierīcei vispār ir nepieciešama dzesēšana, taču plusi noteikti pārklājas ar šiem parastajiem mīnusiem. Turklāt cietvielu releja kalpošanas laiks tiek mērīts miljonos pārslēgšanas ciklu.

Cietvielu releji ir vienfāzes vai trīsfāžu, līdzstrāvas vai maiņstrāvas pārslēgšanai. Maiņstrāvas pārslēgšanas relejos ir iebūvēts nulles šķērsošanas sensors, lai pārslēgšana notiktu pie praktiski nulles strāvas, bez cietvielu slēdža bojājumiem, bez bīstamiem strāvas pārspriegumiem no induktīvām slodzēm.

Tiristori vai triaki kalpo kā slēdži maiņstrāvas relejā, un lauka vai IGBT tranzistori… Strāva tiek piegādāta vadības ķēdei tieši no vadības signāla avota, un vadības strāva nepārsniedz dažus miliampērus, un pārslēgšanas strāva var būt desmitiem vai simtiem ampēru.

Ir pieejami trīsfāzu cietvielu releji, kas nav reversi un reversi. Trīsfāzu reversijas relejiem ir divas vadības ieejas, un izejā viena no fāzēm var vispār nemainīt savu pozīciju.

Salīdzinot ar lielgabarīta mehāniskajiem magnētiskajiem starteriem, kompaktie pusvadītāju releji darbojas klusi un nenolietojas, nav periodiski jātīra kontakti, un jaudīgām slodzēm pietiek nodrošināt releja korpusu ar labu dzesēšanu, dažos gadījumos radiators izņemot, tiek nodrošināta tā instalācija.

Runājot par putekļainu un sprādzienbīstamu rūpniecisko ražošanu, šeit cietvielu relejs izrādās īsts glābējs, jo tā trūkuma dēļ ir izslēgts mehānisko kontaktu loks, un releja noslēgtais korpuss neļaus elektronikai nosmērēties. .

PCB montāžai ir pieejami miniatūrie cietvielu releji plastmasas korpusā. Šādi releji var pārslēgt strāvu līdz 2 ampēriem pie 220-240 voltu tīkla sprieguma, piemēram, ventilatoru vai sūkni, lampu vai pat nelielu radiatoru var ieslēgt ar 5 voltu digitālo signālu no sensora, kas parasti ir ļoti svarīgi DIY entuziastiem mājas automatizācijas sistēmām.