¿Cuál es la estructura de un relé de estado sólido?

¿Cuál es la estructura de un relé de estado sólido?

Los relés de estado sólido son dispositivos activos de cuatro terminales , dos de los cuatro terminales son terminales de control de entrada y los otros dos terminales son terminales de control de salida. Aunque los tipos y especificaciones de los interruptores SSR son numerosos, sus estructuras son similares y consisten principalmente en tres partes (como se muestra en la Figura 2.1): Circuito de entrada (Circuito de control), Circuito de accionamiento y Circuito de salida (Circuito controlado).

Circuito de entrada:

El circuito de entrada del relé de estado sólido, también llamado circuito de control, proporciona un bucle para la señal de control de entrada, convirtiendo la señal de control como fuente de activación para el relé de estado sólido. Según los diferentes tipos de voltaje de entrada, el circuito de entrada se puede dividir en tres tipos, circuito de entrada de CC, circuito de entrada de CA y circuito de entrada de CA / CC.

El circuito de entrada de CC se puede dividir en Circuito de entrada resistivo y Circuito de entrada de corriente constante .

  1) El circuito de entrada resistivo, cuya corriente de entrada aumenta linealmente al aumentar el voltaje de entrada, y viceversa. Si la señal de control tiene un voltaje de control fijo, se debe seleccionar el circuito de entrada de la resistencia.

  2) El circuito de entrada de corriente constante. Cuando el voltaje de entrada del circuito de entrada de corriente constante alcanza un cierto valor, la corriente ya no aumentará obviamente a medida que aumenta el voltaje. Esta característica permite el uso de un relé de estado sólido de entrada de corriente constante en un rango de voltaje de entrada bastante amplio. Por ejemplo, cuando el rango de variación de voltaje de la señal de control es un poco grande (por ejemplo, 3 ~ 32V), se recomendará el relé de estado sólido de CC con circuito de entrada de corriente constante para garantizar que el relé de estado sólido de CC pueda funcionar de manera confiable durante todo el rango de voltaje de entrada.

Algunos de estos circuitos de control de entrada tienen control lógico positivo y negativo, inversión y otras funciones, así como la compatibilidad de los circuitos lógicos. Por lo tanto, los relés de estado sólido se pueden conectar fácilmente a los circuitos TTL (circuitos lógicos transistor-transistor), circuitos CMOS (circuitos semiconductores de óxido metálico complementario), circuitos DTL (circuitos lógicos transistor-diodo) y HTLcircuitos (circuitos lógicos de umbral alto). En la actualidad, DTL ha sido reemplazado gradualmente por TTL, y HTL ha sido reemplazado por CMOS. Y si la señal modulada por ancho de pulso (PWM) se usa como señal de entrada, la frecuencia de conmutación de ENCENDIDO / APAGADO del suministro de carga de CA debe establecerse en menos de 10 Hz, o la velocidad de conmutación de salida del circuito de salida del SSR de CA no puede mantenerse arriba con eso.

Circuito de accionamiento:

El circuito de activación del relé de estado sólido incluye tres partes: circuito de acoplamiento de aislamiento, circuito de función y circuito de activación. Sin embargo, de acuerdo con las necesidades reales del relé de estado sólido, solo se pueden incluir una / dos de estas partes.

1. Circuito de acoplamiento aislado:

Los métodos de aislamiento y acoplamiento para circuitos de E / S (circuito de entrada / salida) de relés de estado sólido utilizan actualmente dos formas, circuitos de optoacopladory circuitos de transformador de alta frecuencia.

  1) El optoacoplador (también llamado fotoacoplador, acoplador óptico, optoaislador o aislador óptico) está empacado opacamente con un LED infrarrojo (diodo emisor de luz) y un sensor óptico para lograr un control aislado entre el "lado de control" y el "lado de carga" , porque no hay conexión eléctrica o física entre el "emisor de luz" y el "sensor de luz", excepto el haz. Los tipos de combinaciones de "fuente-sensor" normalmente incluyen: "LED-fototransistor" (acoplador de fototransistor), "LED-Triac" (acoplador de fototriaco) y "matriz de LED-fotodiodo" (la pila de fotodiodos se utiliza para conducir un par de MOSFET o un IGBT).

  2) El circuito de acoplamiento del transformador de alta frecuencia utiliza un transformador de alta frecuencia para convertir la señal de control en la entrada a la señal del variador en la salida. El proceso detallado es que la señal de control de entrada produce una señal de alta frecuencia autooscilante que se transmitirá a través del núcleo del transformador al secundario del transformador , y después del procesamiento por el circuito de detección / rectificación y el circuito lógico, la señal eventualmente se convertirá en el señal de conducción para conducir el circuito de disparo.

2. Circuito funcional:

El circuito funcional puede incluir varios circuitos funcionales, tales como circuito de detección, circuito rectificador, circuito de cruce por cero, circuito de aceleración, circuito de protección , circuito de visualización , etc.

3. Circuito de disparo:

El circuito de activación se utiliza para proporcionar una señal de activación al circuito de salida.

Circuito de salida:

El circuito de salida del relé de estado sólido se controla mediante una señal de disparo para permitir el encendido / apagado de las fuentes de alimentación de carga.

El circuito de salida está compuesto principalmente por un componente de salida (chip) y un circuito de absorción (que actúa como un supresor transitorio), y algunas veces incluye un circuito de retroalimentación. Hasta ahora, el componente de salida de los relés de estado sólido incluye principalmente:  Transistor de unión bipolar ( Transistor bipolar o BJT, que se divide en dos tipos, PNP y NPN), Tiristor (Rectificador controlado de silicio o SCR), Triac(Triodo bidireccional, Tiristor bidireccional, Rectificador controlado bidireccional o BCR, Transistor de efecto de campo de semiconductor de óxido de metal (MOSFET), Transistor bipolar de puerta aislada (IGBT), MOSFET de carburo de silicio (SIC MOSFET, una especie de banda ancha) transistor con la temperatura de unión operativa más alta de grado industrial de 200 ° C, bajo consumo de energía y tamaño compacto), y así sucesivamente.

El circuito de salida del relé de estado sólido se puede dividir en tres tipos: circuito de salida de CC, circuito de salida de CA y circuito de salida de CA / CC. El circuito de salida de CC generalmente usa un componente bipolar (como IGBT o MOSFET) como componente de salida, y el circuito de salida de CA generalmente usa dos tiristores o un Triac como componente de salida.