Halvledarreläer: en enkel översikt

Nu är det dags för bloggen om halvledarreläer (SSR) som jag nämnde i min senaste blogg om mekaniska reläer. Halvledarreläer har samma grundläggande funktion som mekaniska reläer, men här kommer jag att diskutera hur deras invändiga funktion är uppbyggd, varför du ska välja dem istället för mekaniska reläer samt gå igenom lite terminologi.

Halvledarreläer är uppbyggda av tre huvuddelar: en sensor, en strömställare och en kopplingsmekanism. Kopplingen utförs vanligtvis optiskt för att säkerställa elektrisk isolering mellan styr- och signalkretsar. Ingången aktiverar en intern LED som aktiverar en ljuskänslig diod. Dioden aktiverar en SCR, tyristor eller MOSFET som medger att strömmen flödar till utgående stift.

Halvledarreläer är vanligtvis snabbare än mekaniska reläer eftersom de inte innehåller rörliga delar. Därför reduceras frånslagstiden avsevärt, kontaktstuds elimineras, livslängden är längre och det förekommer inget akustiskt brus. Det finns nackdelar med halvledarreläer, som till exempel att de har högre kontaktresistans än ett mekaniskt relä och att de är känsligare för skada till följd av stötström. Om den interna strömställaren skadas är reläet förstört.

Något som kan vara svårt att förstå är utgångstyperna för halvledarreläer. Denna typ av reläer kan bryta likström och växelström eller en kombination av båda. Vid brytning av växelström finns det många olika alternativ, som till exempel nollgenomgång, proportionell styrning eller asynkron. Låt oss titta närmare på dessa.

Nollgenomgång (synkron): När styrspänningen läggs på bryter reläet först efter att belastningsspänningen överstiger 0 V. På bilden nedan visas styrspänning (DC) som skickas till ingången, men belastningsspänningen (AC) leds genom utgången först när linje 1 överstiger 0 V (vilket är den första gången sinusvågen överstiger 0 V). Lasten bryts först när sinus överstiger 0 den första gången efter att styrspänningen slås från (linje 1 markerar tillslagspunkt och linje 2 markerar frånslagspunkt).

Figur 1: Nollgenomgångsrelä (bildkälla: DigiKey)

Proportionell styrning: i detta fall är den effekt som finns tillgänglig för lasten direkt proportionell med den analoga styrsignal som skickas till ingången. Styrsignalen kan ta flera olika former, som till exempel 0–5 V_DC, 4–20 mA och 0–10 V_DC. Dessa varierande signalutgångar hittar man typiskt i belysnings- eller värmetillämpningar.

Asynkron (momentant eller slumpmässigt tillslag): utgången för dessa reläer slås till direkt när spänningen läggs på ingången och slås från direkt när spänningen tas bort och sinusvågen är 0.

Mer information om elektromagnetiska reläer eller reläer i allmänhet hittar du i bloggen Mekaniska reläer: en enkel översikt och i videon nedan.