Este artículo presenta algunas ideas de aplicación de relés y brinda soluciones simples en aplicaciones de conmutación de corriente y voltaje. En este documento también se cubre un diseño general que utiliza relés. En esta era digital, la necesidad de controlar de manera segura corrientes y voltajes altos sigue siendo crítica. Los relés juegan este importante papel en muchas aplicaciones debido a su simplicidad, confiabilidad y longevidad. En un relé electromecánico tradicional (EMR), la corriente a través de una bobina induce un campo magnético y una armadura abre y cierra los contactos. Los EMR cuentan con un alto voltaje de ruptura, sin corriente de fuga y un verdadero aislamiento galvánico entre contactos abiertos, pero tienen una vida relativamente corta debido al desgaste mecánico. Los EMR continúan siendo los componentes elegidos para aplicaciones que operan a niveles de corriente o voltaje alto, pero su tiempo de respuesta relativamente lento, problemas de confiabilidad, tamaño físico y sensibilidad a EMI, impacto, la utilidad de EMR en muchos sistemas analógicos y de bajo voltaje. Los diseños digitales son limitados. y vibración.
Este artículo presenta algunas ideas de aplicación de relés y brinda soluciones simples en aplicaciones de conmutación de corriente y voltaje. Este documento describe un diseño típico que utiliza relés.
En esta era digital, la necesidad de controlar de manera segura corrientes y voltajes altos sigue siendo crítica. Los relés juegan este importante papel en muchas aplicaciones debido a su simplicidad, confiabilidad y longevidad. En un relé electromecánico tradicional (EMR), la corriente a través de una bobina induce un campo magnético y una armadura abre y cierra los contactos. Los EMR cuentan con un alto voltaje de ruptura, sin corriente de fuga y un verdadero aislamiento galvánico entre contactos abiertos, pero tienen una vida relativamente corta debido al desgaste mecánico. Los EMR continúan siendo el componente de elección para aplicaciones que operan a niveles de corriente o voltaje alto, pero su tiempo de respuesta relativamente lento, problemas de confiabilidad, tamaño físico y sensibilidad a EMI, impacto, la utilidad de EMR en muchos analógicos y de bajo voltaje. Los diseños digitales son limitados. y vibración.
Al eliminar los contactos físicos del EMR, los relés de estado sólido (SSR) ofrecen una mayor confiabilidad y longevidad que los EMR. Los SSR optoacoplados se basan en elementos de conmutación de semiconductores tradicionales, como tiristores, triacs, transistores y diodos, y utilizan componentes optoelectrónicos para separar la entrada y la salida (Figura 1). El resultado es un dispositivo que es compatible con la lógica digital, tiene velocidades de conmutación mucho más rápidas que EMR y es más tolerante con entornos operativos hostiles. Por otro lado, los SSR exhiben una fuga pequeña pero significativa en el estado apagado y una mayor resistencia de salida que los EMR.
Los ingenieros pueden encontrar EMR que pueden cambiar voltajes en el rango de 10K+ V, mientras que los SSR generalmente se limitan a cambiar hasta unos pocos cientos de voltios, pero se pueden conectar en serie para operar a voltajes más altos. Para estos SSR en serie (o apilados), el voltaje de carga total es la suma de las clasificaciones de voltaje de carga de los SSR individuales. Sin embargo, en esta configuración, las diferencias en los tiempos de encendido de SSR individuales pueden generar problemas potenciales. Incluso una diferencia de unos pocos microsegundos en el tiempo de encendido puede generar grandes diferencias en la resistencia (Figura 2).
Si un SSR apilado se enciende mucho más tarde que los otros SSR, puede experimentar una falla por avalancha cuando se expone al voltaje de carga total, destruyendo el interruptor mismo. Para evitar la ruptura por avalancha durante la conmutación, los ingenieros pueden colocar circuitos amortiguadores RC o dispositivos de varistor de óxido metálico en cada salida SSR para garantizar que se comparta el voltaje durante la conmutación. Los SSR también suelen incluir circuitos de limitación de corriente diseñados para proteger el relé de transitorios durante la conmutación. Además, los ingenieros pueden encontrar SSR coincidentes fabricados en el mismo troquel para minimizar las diferencias en las características de rendimiento.
Un SSR es un dispositivo controlado por corriente y requiere una cierta corriente directa If para encenderse. Para el funcionamiento desde una fuente de tensión VCC, se debe conectar un SSR con una tensión de caída directa Vf a la resistencia limitadora de corriente Rf Requiere ≤ (VCC – Vf)/If. .