Halbleiterrelais

Rauscharme, zuverlässig schaltende Halbleiterrelais

Ein Solid-State-Relais, auch Halbleiterrelais genannt, ist ein Relais ohne bewegliche Kontakte und verwendet Halbleiter-Schaltelemente wie Triacs, Thyristoren und Dioden. Halbleiterrelais sind für Anwendungen konzipiert, die eine hohe Schaltgeschwindigkeit erfordern und zeichnen sich durch ein geringes akustisches Schaltgeräusch und eine extrem lange Lebensdauer aus. Diese Relais werden verwendet, wenn eine direkte Steuerung durch elektronische Schaltungen erforderlich ist und ein Switching ohne Lichtbögen oder Kontaktprellen benötigt wird. Halbleiterrelais sind kein Ersatz, sondern ergänzen elektromechanische Leistungsrelais.

Produkteigenschaften:

Spezifikationen für Halbleiterrelais
  • Die AC-Halbleiterrelais besitzen die Zulassung gemäß MIL-PRF-28750/9 für die Serie JDS9 (2 A Nennstrom), nach /10 für die Serie JPS10 (25 A Nennstrom) sowie nach DSCC Zeichnung 86031 für die Serie PS12 (10 A).
  • DC-SSRs sind für Lasten von niedrigem Pegel bis 2 A/60 V qualifiziert. 
  • Einige DC-Halbleiterrelais von TE sind erhältlich mit optionaler Statusüberwachung und/oder Kurzschlussschutz.
  • Die AC-Halbleiterrelais für 10 und 25 A Nennstrom sind primär für die Schalttafel- oder Chassismontage vorgesehen.
  • Die AC-Modelle der Serie JDS9 für 2 A sowie alle DC-Modelle sind für die Leiterplattenmontage vorgesehen, wobei einige Modelle für die Oberflächenmontage konfiguriert sind.
  • Die meisten Modelle sind für die entsprechenden Gütevorschriften für Waffen und Geräte MIL-PRF 28770 oder zugeordnete Detailzeichnungen zugelassen.
  • Spezielle anwendungsspezifische Modelle sind auf Anfrage ebenfalls lieferbar.  

 

Im Allgemeinen funktionieren SSRs ähnlich wie elektromechanische Relais, mit der Ausnahme, dass diese Relais berührungslos sind, da sie elektronische Komponenten wie Triacs, Thyristoren und Leistungstransistoren als Teil des Switching-Elements verwenden. Ein Eingangssignal an ein SSR schaltet den Ausgang von einem nicht leitenden Zustand in einen leitenden Zustand um und den Lastkreis ein und aus. Anstatt einen Magnetkreis für das Zwischensignal zu verwenden, um eine galvanische Trennung zwischen Eingang und Ausgang zu erreichen, wie es im elektromechanischen Relais der Fall ist, verwenden SSRs Optoelektronik, eine kapazitive Verbindung und elektrische Feldkopplung als Zwischensignal. Daher reagieren SSRs schnell, sind in hohem Maße beständig gegen Vibrationen und Stöße, leise beim Switching und unbeeinflusst durch das Vorhandensein von Staub, Gasen und anderen Verunreinigungen.

 

Aufgrund ihres Materialdesigns haben Halbleiterrelais einen eingeschränkten Schaltbereich und eine eingeschränkte Kapazität, die durch die Größe und den thermischen Widerstand der Schaltkomponenten begrenzt sind. Während SSRs normalerweise nur einen Schließer-Ausgang (NO) haben und unterschiedliche Schaltelemente für AC und DC benötigen, bieten diese Produkte aufgrund ihres berührungslosen Systems eine längere Schaltlebensdauer, haben unter bestimmten Bedingungen eine hohe Schaltzuverlässigkeit und können Wechselstromlasten an bestimmten Stellen im Zyklus umschalten, wie z. B. ausschalten, wenn der Laststrom Null überschreitet, und einschalten, wenn die Lastspannung Null überschreitet. In den meisten Fällen können SSRs außerdem direkt von anderen elektronischen Schaltkreisen aus gesteuert werden.

 

Umgekehrt haben Halbleiterrelais keine galvanische Trennung im Lastkreis, wenn sie sich im ausgeschalteten Zustand befinden, und da sie sehr anfällig für externe elektrische Einflüsse wie Überspannungen, Spitzen und starke elektrische Felder sind, erfordern SSRs Schutzkreise und ultraschnelle Sicherungen. Eine weitere Nutzungsbetrachtung ist die Notwendigkeit, höhere Leistungslasten zu schalten. Diese Arten von Anwendungen erfordern eine höhere Eingangsleistung für ein höheres Ausgangs-Switching. Infolge dieser Anforderungen wird das Gerät wahrscheinlich beim Switching hoher Ströme einen Kühlkörper benötigen, was auf die vom Schaltelement erzeugte Wärme zurückzuführen ist. Wie bei jeder Anwendungsbetrachtung dieser Art erhöht das Hinzufügen eines Kühlkörpers die Größe/das Gewicht des Gesamtbauteils.

Häufig gestellte Fragen

Halbleiterrelais (SSRs)

F: Inwiefern unterscheiden sich SSRs von elektromechanischen Relais?

A: Beide erfüllen die gleiche Schaltfunktion, aber ihre Konstruktionen sind unterschiedlich. SSRs haben keine beweglichen Teile wie Anker- oder Metallkontakte, sodass sie frei von Störung bzw. Rauschen und Lichtbögen sind.

 

F: Sind SSRs im Vergleich zu elektromechanischen Relais teuer? 

A: Die anfänglichen Anschaffungskosten sind für SSRs hoch. Aber aufgrund ihrer langlebigen Kapazität und ihrer Fähigkeit, schwere Lasten zu handhaben, rechnen sich die SSR-Kosten langfristig wirtschaftlich. 

 

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DS13 Halbleiterrelais
Die Halbleiterrelais der Serie DS13 von TE verfügen über modernste photovoltaische galvanische Trennung und MOSFET-Leistungsausgänge, um DC-Lasten bis 2 A bei niedrigem Durchlasswiderstand ultrazuverlässig und mit hoher Geschwindigkeit schalten zu können.

Unsere Halbleiterrelais sind für ein extrem zuverlässiges Switching von AC-, DC- oder bidirektionalen Lasten ausgelegt und zeichnen sich durch ein geringes Schaltgeräusch und extrem lange Lebensdauer aus. Diese SSR-Designs nutzen die elektrischen und optischen Eigenschaften von Halbleitern, um Switching-Funktionen und Ausgangsisolationen durchzuführen. Ohne bewegliche Teile werden Verschleißprobleme durch Kontaktprellen eliminiert. Darüber hinaus eliminieren die Niederspannungs- und Nullstromabschaltung elektrisches Rauschen (d. h. EMK-Gegenspannung) und Störsignale.

 

SSRs von TE können in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden, in denen schnelle Switching-Zeiten und eine hohe Lebensdauer erforderlich sind. Weitere Designmerkmale umfassen die Nutzung einer Dickschicht-Hybridschalttechnologie, Panelmontagekonfigurationen, das Screening auf W- oder Y-MIL-Ebene (sofern zutreffend) und die Zulassung nach MIL-Spezifikationen oder anwendbaren DSCC DWGs.

 

Die Subminiatur-SSRs Serie MS14 der Marke KILOVAC verwenden beispielsweise modernste photovoltaische optische Isolation mit 1000 V RMS Ein-/Ausgangsisolation und MOSFET-Leistungsausgängen für ultra-zuverlässiges Hochgeschwindigkeits-Switching von DC- oder bidirektionalen Lasten bis zu 350 mA und 400 V DC. Der Eingang ist stromgeregelt und gepuffert, um die Verlustleistung zu minimieren und das Relais direkt von CMOS oder TTL aus anzutreiben. Das Relais ist in einer kundenspezifischen, hermetisch abgedichteten 100-Grid-Konfiguration mit flachem Profil verpackt, die Platz spart für Leiterplattenschaltungen.