Твердотельное реле. Что это ?

20 December 2018

Твердотельное реле. Если написать сокращенно, то получится ТТР. Если перевести на английский, то получится Solid State Relay или просто SSR.

На самом деле, это просто название. С обычным реле не так уж и много общего по конструктиву, но очень много по функциональному использованию.

Рассмотрим простейшее решение и его работу.

Всю схему можно разделить на две части, входную и выходную. А объединены они оптопарой - 1. Это ключевой момент, но о нем чуть позже. Работа входной цепи построена следующим образом:

  • подали напряжение 5 вольт. Через сопротивление R1 в 240 ом, будет протекать ток 5/240=20,88 мА. (ток свечения диода как правило 10-30мА). Диод D1 при этом выполняет вспомогательную функцию.

схема ТТР
схема ТТР
  • далее в блоке 1 (это оптопара) светодиод начинает светиться и потоком фотонов открывает фотосимистор . Есть такое явление фотоэффекта,
  • После этого вступает в работу выходная часть схемы.
  • Как только питание на входе пропадает. Светодиод гаснет и фотосимистор закрывается.

Элемент 1 - это оптопара, ключевой элемент, так как именно через него осуществляется гальваническая развязка (выход и выход электрически разделены). Слева слаботочная 5 вольтовая цепь, справа силовая цепь в 220 вольт и током порядка трех ампер(судя по нагрузке).

После того как фотосимистор открылся, напряжение между точками 6 и 4 становится порядка 1- го вольта и через R2 и R3 потечет ток. На R3 образуется напряжение достаточное для открытия выходного симистора - 2. В итоге через нагрузку, по цепи R2 - выход оптопары - R3 будет протекать ток и на сопротивлении R3 образуется напряжение, способное открыть симистор.

В момент, когда фотосимистор закрыт, на обычном симисторе затвор "посажен" на нижний электрод через шунтирующее сопротивление R3.

Таким образом исключается ложное срабатывание и быстрое закрытие в случае заднего фронта на входе. Это примерная работы.

Полная схема может выглядеть так.

Вход стандартный, 5 вольт постоянного напряжения.

Оптическая развязка, это блок передачи управляющего сигнала через поток фотонов (свет).

Триггерная цепь - по сути это повторитель выхода с оптической развязки, только исключающий дребезг или шумы.

Переключающая цепь - непосредственно элемент, который замыкает цепь нагрузки и источника питания.

Защитная цепь - блок, защиты переключающей цепи от слишком большой нагрузки или короткого замыкания.

Теперь когда понятно устройство, можно понять как работает реле.

  • подали на вход 5 в - получили на выходе коммутацию цепи
  • убрали напряжение, то и симистор на выходе закрывается, по сути это и есть работа реле.

Какие можно выделить достоинства :

  • Бесшумная работа
  • Высокая скорость коммутации нагрузки
  • Безыскровая работа
  • Низкое энергопотребление.

Какие можно выделить недостатки :

  • По сравнению с обычным реле - более высокие затраты на изготовление
  • Выходная цепь физически всегда замкнута и в состоянии открытого выхода, есть потеря мощности на симисторе, что требует отвода тепла. Так же в закрытом состоянии, есть ток утечки - обратный тепловой ток полупроводников.
  • ТТ Реле рассчитано на значительные напряжения и нагрузки, при малых токах или высоких частотах оно просто будет не корректно работать.
Если Вам понравилась публикация, подписывайтесь на канал, за Ваши лайки чаще показывают Наши публикации.
Для поиска публикаций через поисковые системы, просто вводите слово Вивитроника.
Свои комментарии можете предлагать в группе вконтакте,
Если есть вопросы или по желания, то пишите, через Обратную связь.
Канал телеграм.