Solid-State-Relais (SSR-Relais)

Solid-State-Relais (SSR), auch Halbleiterrelais genannt, übernehmen ähnliche Schaltfunktionen wie elektromechanische Relais, kommen jedoch ohne bewegliche Schaltkontakte aus. Stattdessen verwenden sie elektronische Schaltelemente wie Triacs, Thyristoren oder Leistungstransistoren. Ein Steuersignal schaltet den Ausgang des Relais zwischen einem leitenden und einem nicht leitenden Zustand und damit den angeschlossenen Lastkreis ein oder aus. Die Signalübertragung zwischen Steuer- und Lastkreis erfolgt je nach Bauart beispielsweise über optische, kapazitive oder andere galvanisch getrennte Kopplungsverfahren. Da SSRs keine beweglichen Schaltkontakte besitzen, ermöglichen sie schnelle, geräuscharme Schaltvorgänge und sind weniger anfällig für mechanische Einflüsse wie Schwingungen und Stöße.

Die elektrischen Eigenschaften und Einsatzgrenzen von Halbleiterrelais hängen von den verwendeten Schaltelementen und deren thermischen Eigenschaften ab. SSRs verfügen häufig über einen Schließerausgang (Normally Open, NO). Für das Schalten von Wechselstrom- und Gleichstromlasten kommen unterschiedliche Halbleitertechnologien zum Einsatz. Da keine mechanischen Schaltkontakte verschleißen, eignen sich SSRs besonders für Anwendungen mit häufigen Schaltvorgängen. Bestimmte AC-SSRs ermöglichen zudem das Schalten im Nulldurchgang: Sie schalten beispielsweise beim Nulldurchgang der Lastspannung ein und beim Nulldurchgang des Laststroms aus. Viele SSRs lassen sich direkt über elektronische Steuerschaltungen ansteuern.

Bei der Auswahl eines Solid-State-Relais müssen auch die elektrischen und thermischen Anforderungen der Anwendung berücksichtigt werden. Im ausgeschalteten Zustand können Halbleiterrelais einen geringen Leckstrom aufweisen und bieten im Lastkreis keine mechanische Kontakttrennung. Ein weiterer Nutzungsaspekt ist die Notwendigkeit des Schaltens von Lasten mit höherer Leistung. Beim Schalten hoher Lastströme entstehen zudem Leitungsverluste, die Wärme erzeugen. Um eine ausreichende Wärmeableitung sicherzustellen, kann deshalb ein Kühlkörper erforderlich sein. Dieser erhöht den Platzbedarf und das Gewicht der gesamten Baugruppe.

Unsere Solid-State-Relais (SSR) sind für das zuverlässige Schalten von Wechselstrom-, Gleichstrom- und bidirektionalen Lasten ausgelegt. Sie ermöglichen geräuscharme Schaltvorgänge und zeichnen sich durch eine lange Lebensdauer aus.  Die Relais nutzen die elektrischen und optischen Eigenschaften von Halbleitern, um Schaltfunktionen auszuführen und die erforderliche elektrische Isolation bereitzustellen. Da sie keine beweglichen Schaltkontakte besitzen, treten weder mechanischer Kontaktverschleiß noch Kontaktprellen auf. Durch das Einschalten bei niedriger Lastspannung und das Ausschalten beim Nulldurchgang des Laststroms lassen sich zudem bestimmte Schalttransienten und elektromagnetische Störungen reduzieren.

Solid-State-Relais von TE eignen sich für zahlreiche Anwendungen, die schnelle Schaltvorgänge und eine hohe Anzahl von Schaltzyklen erfordern. Zu den weiteren Konstruktionsmerkmalen gehören Dickschicht-Hybridschaltungstechnik, Ausführungen für die Panelmontage, Prüfungen gemäß den militärischen Screening-Stufen W oder Y (sofern zutreffend) sowie Zulassungen nach MIL-Spezifikationen oder den entsprechenden DSCC-Zeichnungen.

Beispiel: Die Subminiatur-Solid-State-Relais der Serie MS14 von KILOVAC verwenden eine photovoltaische optische Isolation mit einer Isolationsspannung von 1.000 V RMS zwischen Eingang und Ausgang sowie Leistungs-MOSFETs. Sie ermöglichen das schnelle und zuverlässige Schalten von Gleichstrom- und bidirektionalen Lasten bis 350 mA bei 400 V DC. Der Eingang ist stromgeregelt und gepuffert, um die Verlustleistung zu minimieren und eine direkte Ansteuerung durch CMOS- oder TTL-Schaltungen zu ermöglichen. Die Relais verfügen über ein kundenspezifisches, hermetisch abgedichtetes Gehäuse mit flacher Bauform und einem Rastermaß von 0,100 Zoll (2,54 mm). Dadurch eignen sie sich für platzsparende Anwendungen auf dicht bestückten Leiterplatten.