Quel est le principe de fonctionnement des relais à semi-conducteurs (2)

Quel est le principe de fonctionnement des relais à semi-conducteurs (2)

2. La fonction de chaque composant:

La figure ci-dessous représente les schémas de principe internes du déclencheur AC-SSR de type à passage par zéro (Figure 6.3).

R1 est une résistance de limitation de courant qui limite le courant du signal d'entrée et garantit que l'optocoupleur n'est pas endommagé. La DEL est utilisée pour afficher l'état d'entrée du signal de contrôle d'entrée. La diode  VD1 est utilisée pour empêcher l’endommagement de l’optocoupleur lors de l’ inversion des pôles positif et négatif du signal d’entrée. L'optocoupleur OPT isole électriquement les circuits d'entrée et de sortie. La triode M1 agit comme un inverseur et constitue le circuit de détection du passage par zéro avec le thyristor SCRsimultanément, et l'état de fonctionnement du thyristor SCR est déterminé par le transistor de détection de zéro à tension alternative M1. VD2 ~ VD4 forment le pont de redressement à double alternance (ou pont de diodes à double alternance ) UR . Une impulsion de déclenchement bidirectionnelle pour allumer le BCR du triac peut être obtenue auprès de SCR et UR. R6 est une résistance de shunt utilisée pour protéger le BCR. R7 et C1 constituent un réseau absorbant les surtensions afin d’absorber les pointes de tension ou les surintensités sur le secteur afin d’éviter les chocs et les perturbations du circuit de commutation. RTest une thermistance qui agit comme une protection contre la surchauffe pour empêcher les relais à semi-conducteurs d'être endommagés en raison de températures excessives. Le VDR est une varistance qui agit comme un dispositif de limitation de tension qui serre la tension et absorbe le courant excessif afin de protéger le relais statique lorsque le circuit de sortie est surtension.

3. Le processus de travail:

Le relais à semi-conducteurs à passage à zéro CA présente les caractéristiques d'être activé lorsque la tension passe par zéro et d'être désactivé lorsque le courant de charge passe par zéro.

Lorsque l’opto-coupleur OPT est désactivé (c’est-à-dire que la borne de commande de l’OPT n’a pas de signal d’entrée), M1 est saturé et activé en obtenant le courant de base de R2 et, par conséquent, la tension de déclenchement de grille (UGT) thyristor SCR est serré à un potentiel bas et désactivé. Par conséquent, le triac BCR est à l'état bloqué car il n'y a pas d'impulsion de déclenchement sur la borne de commande de porte R6. 
Lorsqu'un signal de commande d'entrée est appliqué à la borne d'entrée du relais à semi-conducteurs, le phototransistor OPT est activé (c'est-à-dire que la borne de commande de l'OPT a un signal d'entrée). Une fois que la tension du secteur est divisée par R2 et R3, si la tension au point A est supérieure à la tension de passage à zéro de M1 (c.-à-d. VA> VBE1), M1 sera à l' état de conduction saturée., et les thyristors SCR et BCR seront à l’état désactivé. Si la tension au point A est inférieure à la tension de passage à zéro de M1 (c’est-à-dire que VA <VBE1), M1 sera à l’état coupé et le SCR sera déclenché, puis l’impulsion de déclenchement de "R5 → UR → SCR → UR → R6 "(le sens opposé) est obtenu sur le pôle de contrôle du BCR pour activer le BCR, et la charge sera enfin connectée au secteur.
Grâce au processus ci-dessus, on comprend que M1 est utilisé comme détecteur de tension alternative pour activer le relais à semi-conducteurs lorsque la tension de charge passe à zéro et pour désactiver le relais à semi-conducteurs lorsque le courant de charge passe à zéro. Et en raison de la fonction du détecteur de passage à zéro, l'impact du circuit de charge sur la charge est réduit en conséquence, et les interférences de radiofréquence générées dans la boucle de commande sont également considérablement réduites.

4. La définition du passage à zéro:

Ici, il faut expliquer ce qu'est le passage par zéro. En courant alternatif, le passage par zéro est le point instantané sans tension, c’est-à-dire la jonction entre le demi-cycle positif et le demi-cycle négatif de la forme d’onde alternative. Dans chaque cycle de courant alternatif, il y aura généralement deux passages à zéro. Et si le secteur électrique passe au point de passage par zéro, aucune interférence électrique ne sera générée. Le relais à semi-conducteurs AC (équipé d'un circuit de contrôle de passage à zéro) sera à l'état ON lorsque la borne d'entrée est connectée au signal de contrôle et que la tension alternative de sortie passe à zéro; inversement, lorsque le signal de commande est désactivé, le relais statique est à l'état désactivé jusqu'au prochain passage par zéro.
En outre, il convient de noter que le passage par zéro du relais à semi-conducteurs ne signifie pas réellement zéro volt de la forme d'onde de la tension d'alimentation. La figure 6.5 est une coupe de l’onde sinusoïdale de la tension alternative. Selon les caractéristiques du composant de commutation alternatif, la tension alternative de la figure est divisée en trois régions correspondant à trois états du circuit de sortie du SSR. Et U1 et U2 représentent respectivement la tension de seuil et la tension de saturation du composant de commutation.

  1) La région Ⅰ est la région morte ( région de coupure, région de coupure ou région désactivée), avec une valeur absolue de la plage de tension de 0 ~ U1. Et dans cette zone, le commutateur SSR ne peut pas être activé, même si un signal d'entrée est ajouté.

  2) La région Ⅱ est la région de réponse ( région active, région de démarrage, région de découpage ou région d'activation ) avec une valeur absolue de la plage de tensions U1 ~ U2. Dans cette zone, le relais statique est immédiatement activé dès que le signal d'entrée est ajouté et la tension de sortie augmente à mesure que la tension d'alimentation augmente.

  3) La région Ⅲ est la région de suppression ( région de saturation) avec une valeur absolue de la plage de tension supérieure à U2. Dans cette région, l'élément de commutation (thyristor) est à l'état saturé. Et la tension de sortie du relais à semi-conducteurs n'augmentera plus avec l'augmentation de la tension d'alimentation, mais l'intensité augmentera avec la tension, ce qui peut être considéré comme un état de court-circuit interne du circuit de sortie du transistor. relais, c’est-à-dire que le relais statique est à l’état Switch-On en tant que commutateur électronique.

La figure 6.6 illustre la forme d' onde d'E / S du relais à semi-conducteurs à passage à zéro. Et en raison de la nature du thyristor, le relais à semi-conducteurs sera activé après la tension des bornes de sortie atteignant la tension de seuil (ou la tension de déclenchement du circuit de déclenchement). Ensuite, le relais à semi-conducteurs sera à l'état actif après avoir atteint la tension de saturation et générera en même temps une très faible chute de tension à l'état passant . Si le signal d'entrée est désactivé, le relais à semi-conducteurs est désactivé lorsque le courant de charge chute en dessous du courant de maintien du thyristor ou au prochain point de commutation CA (c'est-à-dire la première fois que le courant de charge passe à zéro après la désactivation du relais SSR. ).