半導体リレー - 種類、デバイス、動作原理

多くの読者は、「リレー」という言葉を聞くと、コア内に可動接点が引き付けられるコイルを想像するでしょう。これはまったく驚くべきことではありません。もともとリレーは常に電磁的なものであり、「リレー」という言葉は一般に電気回路を開閉するための電磁装置を意味すると理解されているからです。

それにもかかわらず、半導体スイッチは、トランジスタ、サイリスタ、トライアックなどのさまざまな技術分野で電気回路を切り替えるために長い間使用されてきました。半導体の進歩とリレーも例外ではありません。

従来、大電流と大電圧の回路は電磁リレーを使用して切り替えられていましたが、今日では安定した強力な半導体電気スイッチを実装することがすでに可能になっています。このようなスイッチは半導体リレーや ソリッドステートリレー (英語のソリッドステートリレー、略称SSRから)。

したがって、半導体リレーは、可動機械接点を持たない完全な電子デバイスとなり、電子デバイスの制御入力に低い制御電圧を供給することで、電力回路内の強力な負荷をオン/オフする役割を果たします。

ソリッドステート (ソリッドステート) リレー ハウジングの内部には、制御信号に応答する検出回路と、高電力回路側のソリッドステート電子機器である電源セクションがあります。

このようなリレーは DC および AC 回路で使用され、以前の機械式電磁リレーやコンタクタと同じ機能を実行しますが、現在ではスイッチング回路に可動部品を使用することなく問題が解決されています。その結果、リレーハウジングに統合された強力なサイリスタ、トライアック、トランジスタのおかげで、機械部品に頼ることなく、最大数百アンペアの電流を切り替えることが可能になりました。

電気機械式リレーと比較して、ソリッドステート リレーは数百マイクロ秒オーダーの高い安全なスイッチング速度を持ち、制御回路と電源回路は互いに完全に電気的に絶縁されています (通常は光電対絶縁が使用されます)。

ソリッドステート リレーは、スイッチング側の過負荷に短時間であれば耐え、使用し続けることができますが、これは電気機械の祖先が誇ることのできないものです。同時に、ソリッドステートリレーは静かに動作し、コンパクトな寸法を持ち、ここの接点は酸化せず（接点自体がないため）、火花がなく、デバイスはほこりや振動を恐れません。

もちろん、導通状態におけるリレーの半導体化合物の抵抗は非線形であり、高いスイッチ電流ではデバイスを冷却する必要がありますが、プラスはこれらの従来のマイナスと確実に重なっています。さらに、ソリッドステート リレーの寿命は数百万回のスイッチング サイクルで測定されます。

ソリッドステート リレーは、DC または AC スイッチング用の単相または三相です。 AC スイッチング リレーにはゼロクロス センサーが内蔵されているため、ソリッドステート スイッチを損傷したり、誘導負荷からの危険な電流サージが発生したりすることなく、事実上ゼロ電流でスイッチングが行われます。

サイリスタまたはトライアックは、AC リレーのスイッチとして機能し、フィールドまたは IGBTトランジスタ… 電力は制御信号源から直接制御回路に供給され、制御電流は数ミリアンペアを超えず、スイッチング電流は数十アンペアまたは数百アンペアになる場合があります。

非可逆および可逆三相ソリッドステート リレーが利用可能です。三相反転リレーには 2 つの制御入力があり、出力ではいずれかの相の位置がまったく変化しない場合があります。

かさばる機械式磁気スタータと比較して、コンパクトな半導体リレーは静かに動作し、摩耗しません。定期的に接点を清掃する必要がありません。また、強力な負荷の場合は、リレー ハウジングに適切な冷却を提供するだけで十分です。場合によっては、ラジエーターが故障することもあります。ただし、そのためのインストールが提供されます。

粉塵や爆発の危険がある工業生産に関しては、ソリッドステート リレーが真の救世主であることがわかります。ソリッドステート リレーがないため機械接点のアークが排除され、リレーの密閉ハウジングにより電子機器が汚れることはありません。 。

プラスチックハウジングに入ったミニチュアソリッドステートリレーは、PCB 取り付けに使用できます。このようなリレーは、220 ～ 240 ボルトの主電源電圧で最大 2 アンペアの電流を切り替えることができます。たとえば、ファンやポンプ、ランプ、さらには小型のラジエーターさえも、センサーからの 5 ボルトのデジタル信号でオンにすることができます。これは通常、DIY 愛好家のホーム オートメーション システムにとって非常に重要です。