솔리드 스테이트 릴레이
Solid-state relay |
솔리드 스테이트 릴레이(SSR)는 제어 단자에 외부 전압(AC 또는 DC)이 인가되면 켜지거나 꺼지는 전자 스위칭 장치입니다.전기기계식 릴레이와 같은 기능을 하지만 솔리드 스테이트 전자제품은 가동 부품이 없고 작동 수명이 길어집니다.
SSR는 적절한 입력(제어 신호)에 응답하는 센서, 부하 회로에 전력을 전환하는 전자 스위칭 장치 및 제어 신호가 기계적 부품 없이 이 스위치를 활성화할 수 있도록 하는 커플링 메커니즘으로 구성됩니다.AC 또는 DC 부하를 전환하도록 설계되어 있을 수 있습니다.
패키지형 SSR는 사이리스터나 트랜지스터와 같은 전력 반도체 장치를 사용하여 최대 100암페어까지 전류를 전환합니다.
SSR는 전기기계식 릴레이에 비해 스위칭 속도가 빠르며 마모되는 물리적 접점이 없습니다.
SSR는 전기기계식 릴레이처럼 순간적으로 큰 과부하를 견딜 수 없을 뿐만 아니라 더 높은 "on" 저항을 가집니다.
작동
단일 MOSFET 또는 병렬 연결된 어레이 내의 여러 MOSFET에 기반한 SSR는 DC 부하에 대해 잘 작동합니다.MOSFET에는 역방향으로 전도하는 고유의 기판 다이오드가 있기 때문에 단일 MOSFET에서는 양방향의 전류를 차단할 수 없습니다.AC(양방향) 동작의 경우, 2개의 MOSFET가 소스 핀이 서로 연결된 상태로 백 투 백으로 배열됩니다.배출 핀은 출력의 양쪽에 연결됩니다.릴레이가 꺼질 때 전류를 차단하기 위해 기판 다이오드가 번갈아 역편향됩니다.릴레이가 켜져 있을 때 공통 소스는 항상 순간 신호 레벨을 따르며, 두 게이트는 포토 다이오드에 의해 소스에 대해 포지티브로 바이어스됩니다.
DC 로드를 전환할 때 여러 MOSFET를 병렬로 배선할 수 있도록 공통 소스에 대한 액세스를 제공하는 것이 일반적입니다.통상, 제어 입력이 삭제되었을 때에, MOSFET 의 오프 속도를 높이기 위해서 네트워크가 제공됩니다.
AC 회로에서 SCR 또는 TRIAC 릴레이는 본질적으로 부하 전류가 0일 때 AC 제로 크로스 지점에서 꺼집니다.회로는 사인파 피크 도중에 중단되지 않으므로 인덕턴스 주변의 자기장이 갑자기 붕괴되어 발생할 수 있는 큰 과도 전압을 방지할 수 있습니다.제로 포인트 검출기(및 역회로의 인덕턴스와 그 결과 발생하는 백 e.m.f.)를 추가하면 새로운 파형이 시작될 때 개별 SCR을 다시 켤 수 있습니다.이 기능은 제로 크로스 스위칭이라고 불립니다.
타이밍.
특히 응용 프로그램이 변동 없이 시간에 중요한 켜기/끄기 조건을 호출하는 경우 적절한 SSR 유형을[1] 선택하는 것이 중요합니다.
시간 크리티컬 온/오프 전환이 필요한 응용 프로그램에서는 트랜지스터 또는 MOSFET 설계 유형을 사용해야 합니다.이는 SCR 또는 TRIAC 장치에서 나타나는 고유의 제로 크로스 변화에 영향을 받지 않기 때문입니다.
커플링
제어 신호는 두 회로 사이에 갈바닉 분리를 제공하는 방식으로 제어 회로에 결합되어야 합니다.
많은 SSR는 광커플링을 사용합니다.제어 전압은 내부 LED에 전원을 공급하여 광감응형 다이오드(광전압)를 켜고 켭니다. 다이오드 전류는 부하를 전환하기 위해 백 투 백 사이리스터(TRIAC), SCR 또는 MOSFET를 켭니다.광 커플링을 통해 제어 회로를 부하로부터 전기적으로 격리할 수 있습니다.
특성.
전기기계식 릴레이에 비해 솔리드 스테이트 릴레이의 상대적인 장점은 전기기계식 디바이스와 비교했을 때 모든 솔리드 스테이트 디바이스에서 공통적으로 나타난다.
- 완전히 조용한 [2]작업입니다.
- SSR의 전환 속도는 전기기계식 릴레이보다 빠릅니다.일반적으로 광학적으로 결합된 SSR의 전환 시간은 LED의 전원을 켜거나 끄는 데 필요한 시간에 따라 마이크로초에서 [2]밀리초 단위로 달라집니다.
- 여러 번 작동하더라도 착용할 가동 부품이 없고 피트 또는 탄소를 [2]축적할 접촉이 없기 때문에 수명이 늘어납니다.
- 깔끔하고 바운스 없는 동작.[2]
파라미터
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SSR는 필요한 활성화 입력 전압, 전류, 출력 전압 및 전류, AC 또는 DC에 관계없이 출력 전류에 영향을 미치는 전압 강하 또는 저항, 안전한 작동 영역을 위한 열 및 전기 파라미터(예: 반복 시 열 저항에 따라 감쇠)로 특징지어진다.쉽게 큰 전류를 전환합니다.SSR에는 AC 전압이 0일 때만 전압을 켜거나 끄는 제로 크로스 하드웨어도 포함될 수 있습니다.비례 SSR는 전류 출력을 낮추기 위해 제로 교차 후 전압 시작을 지연시킬 수 있습니다(위상 각도 제어).
「 」를 참조해 주세요.
레퍼런스
- ^ Bishop, Anthony (1986). Solid-state relay handbook with applications. Indianapolis, IN: H.W. Sams. ISBN 0-672-22475-5. OCLC 15132642.
- ^ a b c d "Solid State Relay". Infineon Technologies. Retrieved 2021-02-03.
