Tìm hiểu về relay bán dẫn SSR

• Relay bán dẫn SSR là gì
• Nguyên lý hoạt động relay bán dẫn
• Ưu điểm và nhược điểm của relay bán dẫn
  • Ưu điểm
  • Nhược điểm

Relay bán dẫn SSR là gì

Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu các khía cạnh khác nhau của relay bán dẫn SSR (solid state relay hay relay rắn), cách nó hoạt động và loại môi trường mà nó phù hợp nhất. Trước tiên, để hiểu relay bán dẫn SSR là gì, cần phải biết rơle điện cơ EMR là gì và chính xác hai loại này khác nhau như thế nào.

Về mặt điện, relay là một thiết bị đóng cắt tương đối đơn giản được sử dụng để tự động đóng hoặc mở các tiếp điểm giữa hai mạch. Quá trình này được kích hoạt bởi một đầu vào điện hoặc tín hiệu điều khiển, để phản hồi lại công tắc relay sẽ chuyển từ vị trí ‘tắt’ sang vị trí ‘bật’.

Khi làm như vậy, relay đóng (hoặc ít phổ biến hơn là mở) các tiếp điểm cụ thể, nhờ đó đóng (hoặc ngắt) mạch. Trong hầu hết các trường hợp, khi thiết bị relay điện không nhận được tín hiệu, các tiếp điểm bị hở và mạch điện không được đóng. Khi một tín hiệu điều khiển điện được gửi đến các cực của relay, nó sẽ kích hoạt phản ứng vật lý trong công tắc relay, khiến nó đóng các tiếp điểm và đóng mạch điện theo yêu cầu.

Trong relay tiêu chuẩn, quá trình này là cơ điện (do đó các relay này được gọi bằng từ viết tắt EMR). Nói cách khác, tín hiệu điều khiển điện kích hoạt phản ứng cơ học trong relay. Do đó, công tắc relay cơ học bao gồm các bộ phận chuyển động chính và chính những bộ phận này thay đổi vị trí về mặt vật lý để mở hoặc đóng các tiếp điểm và đóng hoặc ngắt mạch theo yêu cầu.

Ngược lại, relay bán dẫn không có bộ phận cơ khí hoặc bộ phận chuyển động. SSR được sử dụng rộng rãi để thực hiện các chức năng bật hoặc tắt, mở hoặc đóng giống như các relay tiêu chuẩn nhờ vào hoạt động của công tắc bán dẫn mà không có bất kỳ chuyển động vật lý nào bên trong chính relay.

Relay bán dẫn được thiết kế để hoạt động dựa trên dòng điện đầu vào AC hoặc DC, tùy thuộc vào kiểu máy và ứng dụng cụ thể. Điện áp phổ biến cho đầu vào DC gồm các relay bán dẫn DC 5V, 12V và 24V, trong khi các relay bán dẫn AC phổ biến thường có đầu vào AC 120V hoặc 240V.

Nguyên lý hoạt động relay bán dẫn

Như đã nói ở trên, đặc điểm chính của relay bán dẫn là nó không có bộ phận chuyển động nào để thực hiện nhiệm vụ đóng hoặc mở các tiếp điểm trên mạch.

Không giống như relay cơ học, không có sự thay đổi vị trí của bất kỳ thành phần nào trong relay bán dẫn khi nó chuyển đổi giữa các trạng thái bật hoặc tắt, mở hoặc đóng. Thay vào đó, relay bán dẫn hoạt động bằng cách chuyển đổi tín hiệu điều khiển điện đến thành tín hiệu quang học, thường xuất ra qua đèn LED hồng ngoại.

Sau đó, tín hiệu quang học này được bắn qua một khe nhỏ của không gian mở (vĩnh viễn) bên trong module, được gọi là bộ cách ly quang, đến transistor cảm quang, sau đó transistor sẽ chuyển đổi và gửi tín hiệu đến các linh kiện điện tử khác. Nhờ đó mà mạch sẽ đóng và cuối cùng kích hoạt hành động mong muốn, tất cả đều không có bất kỳ tiếp điểm nào trong relay bán dẫn tiếp xúc trực tiếp với nhau.

Ưu điểm và nhược điểm của relay bán dẫn

Ưu điểm

Sau đây là những lợi ích hoặc ưu điểm của relay bán dẫn SSR:

• Phản hồi rất nhanh, thường khoảng 1µs BẬT và 0,5 µs TẮT.
• Có tuổi thọ rất cao.
• Có kích thước nhỏ.
• Không có bộ phận chuyển động vật lý nào tham gia vào relay bán dẫn. Do đó không có tiếng ồn cơ học. Hơn nữa, sẽ không có tiếp xúc bị trả lại và tín hiệu đầu ra sạch.
• Mức tiêu thụ điện năng thấp do yêu cầu dòng điện ít (5mA ở 5VDC).
• Có độ bền cao.
• Không có cuộn dây nào trong thiết kế có thể đưa EMF trở lại vào mạch điện.
• Không nhạy cảm với rung động.
• Vì có sự tách biệt hoàn toàn bên trong giữa các cực đầu vào và đầu ra, nó có thể được sử dụng để chuyển đổi điện áp cao.
• Một số biến thể có thể hoạt động ở mức thấp nhất là 1.5V DC không giống như relay điện từ yêu cầu ít nhất 3V DC.

Nhược điểm

Sau đây là những hạn chế hoặc bất lợi của relay bán dẫn:

• Giá cao.
• Bị ràng buộc bởi các đặc tính dòng điện / điện áp cụ thể.
• Có giá trị điện áp rơi cố định trên đầu ra do trở kháng bên trong. Do đó nó kém hiệu quả hơn. Nhưng điều đó không đáng kể đối với hoạt động điện áp chuyển mạch cao.
• Có dòng điện rò ở đầu ra ngay cả khi relay ở chế độ TẮT.
• Sinh ra nhiệt trong chế độ BẬT tỷ lệ thuận với sụt điện áp.
• Được kích hoạt bởi các xung điện áp ngắn ở phía đầu vào không giống như relay điện từ.
• Dễ bị ảnh hưởng hơn bởi dòng điện tăng vọt chuyển sang phía đầu ra không giống như relay điện từ.