Relés semiconductores: tipos, dispositivo y principio de funcionamiento.

Muchos lectores, al escuchar la palabra "relé", seguramente imaginarán una bobina en cuyo núcleo se atrae un contacto móvil. Y esto no es para nada sorprendente, porque originalmente los relés siempre fueron electromagnéticos, y la palabra "relé" generalmente se entiende como un dispositivo electromagnético para abrir y cerrar un circuito eléctrico.

Sin embargo, durante mucho tiempo, los interruptores de semiconductores se han utilizado para cambiar circuitos eléctricos en varias áreas de la tecnología: transistores, tiristores, triacs. Los avances de semiconductores y los relés no se han escatimado.

A pesar de que los circuitos con grandes corrientes y voltajes se conmutan tradicionalmente con la ayuda de relés electromagnéticos, hoy en día ya es posible implementar interruptores eléctricos de semiconductores estables y potentes. Estos interruptores son relés semiconductores o relés de estado sólido (del inglés Solid-state relay, abreviado SSR).

Así, el relé semiconductor es ahora un dispositivo totalmente electrónico, sin contacto mecánico móvil, que sirve para encender/apagar cargas potentes en circuitos de potencia suministrando un bajo voltaje de control a la entrada de control del dispositivo electrónico.

Dentro de la carcasa del relé de estado sólido (estado sólido) hay un circuito de detección que responde a la señal de control, así como una sección de fuente de alimentación: electrónica de estado sólido en el lado del circuito de alta potencia.

Dichos relés se utilizan en circuitos de CC y CA, donde realizan las mismas funciones que los relés y contactores electromagnéticos mecánicos anteriores, solo que ahora el problema se resuelve sin partes móviles en el circuito de conmutación. Como resultado, gracias a los potentes tiristores, triacs y transistores integrados en las carcasas de los relés, fue posible conmutar corrientes de hasta cientos de amperios sin recurrir a componentes mecánicos.

En comparación con los relés electromecánicos, los relés de estado sólido tienen una velocidad de conmutación segura más alta del orden de cientos de microsegundos, mientras que el circuito de control y el circuito de alimentación están completamente aislados galvánicamente entre sí (generalmente se usa aislamiento de optopar).

Los relés de estado sólido pueden soportar sobrecargas en el lado de conmutación por un corto tiempo y permanecer en servicio, de lo que los antepasados ​​​​electromecánicos no pueden presumir. Al mismo tiempo, el relé de estado sólido funciona en silencio, tiene dimensiones compactas, los contactos aquí no se oxidan (ya que no hay contactos como tales), no hay chispas, el dispositivo no teme al polvo ni a las vibraciones.

Por supuesto, la resistencia del compuesto semiconductor del relé en el estado conductor no es lineal y, con corrientes conmutadas altas, el dispositivo necesita refrigeración, pero las ventajas definitivamente superponen estas desventajas convencionales. Además, la vida útil de un relé de estado sólido se mide en millones de ciclos de conmutación.

Los relés de estado sólido son monofásicos o trifásicos, para conmutación CC o CA. Los relés de conmutación de CA tienen un sensor de cruce por cero incorporado, de modo que la conmutación se realiza prácticamente con corriente cero, sin dañar el interruptor de estado sólido, sin picos de corriente peligrosos de cargas inductivas.

Los tiristores o triacs sirven como interruptores en un relé de CA, y el campo o Transistores IGBT… La energía se suministra al circuito de control directamente desde la fuente de la señal de control, y la corriente de control no excede unos pocos miliamperios, y la corriente de conmutación puede ser de decenas o cientos de amperios.

Hay disponibles relés de estado sólido trifásicos con inversión y sin inversión. Los relés de inversión trifásicos tienen dos entradas de control, y en la salida una de las fases no puede cambiar su posición en absoluto.

En comparación con los arrancadores magnéticos mecánicos voluminosos, los relés semiconductores compactos funcionan en silencio y no se desgastan, no es necesario limpiar periódicamente los contactos, y para cargas potentes es suficiente proporcionar un buen enfriamiento a la carcasa del relé, en algunos casos el radiador excepto, se proporciona la instalación para ello.

En cuanto a la producción industrial polvorienta y explosiva, aquí el relé de estado sólido resulta ser un verdadero salvador, ya que el arco de los contactos mecánicos está excluido debido a su ausencia, y la carcasa sellada del relé no permitirá que la electrónica se ensucie. .

Los relés de estado sólido en miniatura en una carcasa de plástico están disponibles para montaje en PCB. Dichos relés pueden cambiar corrientes de hasta 2 amperios a un voltaje de red de 220-240 voltios, por ejemplo, un ventilador o una bomba, una lámpara o incluso un pequeño radiador pueden encenderse con una señal digital de 5 voltios de un sensor, que Suele ser muy importante para los aficionados al bricolaje los sistemas domóticos.