Geganti semikonduktor — jenis, peranti dan prinsip operasi

Ramai pembaca, mendengar perkataan "relay", pasti akan membayangkan gegelung di teras yang mana sentuhan bergerak tertarik. Dan ini sama sekali tidak menghairankan, kerana pada asalnya relay sentiasa elektromagnet, dan perkataan "relay" secara amnya difahami bermaksud peranti elektromagnet untuk membuka dan menutup litar elektrik.

Walau bagaimanapun, untuk masa yang lama, suis semikonduktor telah digunakan untuk menukar litar elektrik dalam pelbagai bidang teknologi: transistor, thyristor, triacs. Kemajuan dan geganti semikonduktor tidak terkecuali.

Walaupun fakta bahawa litar dengan arus dan voltan yang besar secara tradisinya ditukar dengan bantuan geganti elektromagnet, hari ini sudah mungkin untuk melaksanakan suis elektrik semikonduktor yang stabil dan berkuasa. Suis tersebut adalah geganti semikonduktor atau geganti keadaan pepejal (dari bahasa Inggeris Solid-state relay, disingkat SSR).

Oleh itu, geganti semikonduktor kini merupakan peranti elektronik sepenuhnya, tanpa sentuhan mekanikal boleh alih, yang berfungsi untuk menghidupkan / mematikan beban berkuasa dalam litar kuasa dengan membekalkan voltan kawalan rendah kepada input kawalan peranti elektronik.

Di dalam perumah geganti keadaan pepejal (keadaan pepejal) adalah litar penderiaan yang bertindak balas kepada isyarat kawalan, serta bahagian bekalan kuasa—elektronik keadaan pepejal di sisi litar kuasa tinggi.

Relay sedemikian digunakan dalam litar DC dan AC, di mana ia melaksanakan fungsi yang sama seperti relay dan penyentuh elektromagnet mekanikal terdahulu, hanya sekarang masalahnya diselesaikan tanpa menggerakkan bahagian dalam litar pensuisan. Akibatnya, terima kasih kepada thyristor, triac dan transistor berkuasa yang disepadukan ke dalam perumah geganti, ia menjadi mungkin untuk menukar arus sehingga ratusan ampere tanpa menggunakan komponen mekanikal.

Berbanding dengan geganti elektromekanikal, geganti keadaan pepejal mempunyai kelajuan pensuisan selamat yang lebih tinggi daripada susunan ratusan mikrosaat, manakala litar kawalan dan litar kuasa diasingkan secara galvani antara satu sama lain (pengasingan optocouple biasanya digunakan).

Geganti keadaan pepejal dapat menahan beban lampau pada bahagian pensuisan untuk masa yang singkat dan kekal dalam perkhidmatan, yang tidak boleh dibanggakan oleh nenek moyang elektromekanikal. Pada masa yang sama, geganti keadaan pepejal berfungsi dengan senyap, mempunyai dimensi padat, sesentuh di sini tidak teroksida (kerana tiada sesentuh seperti itu), tiada percikan api, peranti tidak takut sama ada habuk atau getaran.

Sudah tentu, rintangan sebatian separa konduktor geganti dalam keadaan pengalir adalah tidak linear, dan pada arus suis tinggi peranti memerlukan penyejukan sama sekali, tetapi kelebihannya pasti bertindih dengan tolak konvensional ini. Di samping itu, jangka hayat geganti keadaan pepejal diukur dalam berjuta-juta kitaran pensuisan.

Geganti keadaan pepejal adalah fasa tunggal atau tiga fasa, untuk pensuisan DC atau AC. Geganti pensuisan AC mempunyai sensor lintasan sifar terbina dalam, supaya pensuisan berlaku pada arus sifar, tanpa kerosakan pada suis keadaan pepejal, tanpa lonjakan arus berbahaya daripada beban induktif.

Thyristor atau triac berfungsi sebagai suis dalam geganti AC, dan medan atau transistor IGBT… Kuasa dibekalkan kepada litar kawalan terus dari sumber isyarat kawalan, dan arus kawalan tidak melebihi beberapa miliamp, dan arus pensuisan boleh berpuluh-puluh atau ratusan ampere.

Geganti keadaan pepejal tiga fasa tidak berundur dan membalikkan tersedia. Geganti undur tiga fasa mempunyai dua input kawalan, dan pada output salah satu fasa mungkin tidak mengubah kedudukannya sama sekali.

Berbanding dengan pemula magnet mekanikal yang besar, geganti semikonduktor padat berfungsi dengan senyap dan tidak haus, anda tidak perlu membersihkan sesentuh secara berkala, dan untuk beban yang kuat, ia cukup untuk memberikan penyejukan yang baik kepada perumah geganti, dalam beberapa kes radiator akan kecuali, pemasangan untuknya disediakan.

Bagi pengeluaran perindustrian yang berdebu dan meletup, di sini geganti keadaan pepejal ternyata menjadi penyelamat sebenar, kerana arka kenalan mekanikal dikecualikan kerana ketiadaannya, dan perumahan relay yang dimeteraikan tidak akan membenarkan elektronik menjadi kotor .

Geganti keadaan pepejal kecil dalam perumah plastik tersedia untuk pemasangan PCB. Relay sedemikian boleh menukar arus sehingga 2 ampere pada voltan sesalur 220-240 volt, sebagai contoh, kipas atau pam, lampu atau radiator kecil boleh dihidupkan dengan isyarat digital 5 volt dari sensor, yang biasanya sangat penting untuk sistem automasi rumah peminat DIY.