Qu'est-ce que le relais à semi-conducteurs SPDT?

Qu'est-ce que le relais à semi-conducteurs SPDT?

Tous les composants de commutateur ( MOSFET , SCR ,  TRIAC , IGBT , etc.) du relais à semi-conducteurs agissent uniquement en tant que commutateurs SPST. Aucun composant unique dans le relais à semi-conducteurs ne possède la fonction SPDT. En outre, l' opto-coupleur (avec fonction d'isolation optoélectronique) est utilisé dans le relais à semi-conducteurs normal en tant que composant de transmission du signal, de sorte que le circuit de contrôle d'entrée du commutateur SSR est isolé électriquement de son circuit de sortie. Par conséquent, si un relais à semi-conducteurs SPDT est requis, nous pouvons uniquement modifier le commutateur SPST SSR à l'aide d'un circuit spécial. Et à cause de l' électroniquecomposants de commutation, les relais statiques SPDT sont plus efficaces et consomment moins d'énergie que les relais mécaniques SPDT.

Les bases de la structure de SPDT SSR est un peu différente de la structure de commutateur SPDT:
"Pole" - "Jeter (Throw A et Throw B)":
"usage général Push-Pull Sorties (GPout) ^① " - " Diodes et Photodiodes ";
" Photodiode array ^② " - " MOSFET en mode de renforcement à canal N et MOSFET en mode à épuisement de canal N "
Open: Si le pôle est déconnecté en une portée, l'état de cette projection est appelé état ouvert ou ouvert.
Fermer: si le pôle est connecté à un lancer, l'état de ce lancer est appelé état proche ou proche.
Si le circuit de projection est déconnecté du pôle par défaut (lorsque le pôle n'est pas alimenté ou chargé ou que le niveau de tension sur le pôle est nul), ce circuit de projection sera appelé circuit normalement ouvert (circuit NO, circuit N / O) , et le commutateur à relais statique sera appelé commutateur SSR normalement ouvert (commutateur NO SSR, commutateur N / O SSR).
NC (normalement fermé ): Si le circuit de projection est connecté au pôle par défaut (lorsque le pôle n'est pas alimenté ou chargé ou si le niveau de tension sur le pôle est égal à zéro), ce circuit de projection sera appelé circuit normalement fermé (circuit NC , Circuit N / C), et le commutateur à relais à semi-conducteurs sera appelé commutateur SSR normalement fermé (commutateur NC SSR, commutateur N / C SSR).
Output Sorties Push-Pull: les sorties Push-Pull sont généralement utilisées pour deux triodes contrôlées par deux signaux complémentaires (c'est-à-dire que si un transistor est activé, l'autre transistor doit être désactivé). Et les sorties push-pull peuvent fournir les niveaux de tension haut et bas, qui ont tous les deux la capacité de commander les composants de commutation.
Array Réseau de photodiodes: la pile de photodiodes est utilisée pour piloter une paire de MOSFET ou un IGBT.

2.1 Comment fonctionne le commutateur SPDT SSR

Selon «Pole - Throw», les relais à semi-conducteurs SPDT peuvent être divisés en deux types: de type Push-Pull et de type Photodiode-Array.

1) Relais à semi-conducteurs de type push-pull SPDT

Le schéma de circuit commun du relais push-pull du SPDT SSR est illustré ci-dessous (voir Figure 7). Le commutateur SPDT SSR de type push-pull est constitué de deux DEL ( D1 , D2 ) et de deux Photo-TRIAC ( TRIAC1 , TRIAC2 ). D1 et TRIAC1 forment le CIRCUIT1 et D2 et TRIAC2 forment le CIRCUIT2 . Le signal push-pull ( GPout ) est généré dans la borne de contrôle d'entrée du SPDT SSR, et LOAD1 et LOAD2 sont connectés aux deux bornes de sortie du relais SPDT SSR.

Selon le signal de GPout, il y aura trois états du relais à semi-conducteurs SPDT:

1. Lorsqu'un niveau de tension faible est généré dans la borne d'entrée, D2 est désactivé et D1 est activé, et TRIAC1 est activé, puis le CIRCUIT1 est fermé et le LOAD1 est activé.
2. Lorsqu'un niveau de tension élevé est généré dans la borne d'entrée, D1 est désactivé et D2 est activé et TRIAC2 est activé, puis le CIRCUIT2 est fermé et le LOAD2 est activé.
3. S'il n'y a pas de signal sur la borne d'entrée, D1 et D2 seront désactivés et CIRCUIT1 et CIRCUIT2 ne seront pas allumés.

Remarque: étant donné que les sorties GPout et la tension de fonctionnement de la LED doivent respecter certaines limites et exigences, l'application du relais à semi-conducteurs SPDT de type push-pull n'est pas très étendue.

2) Relais à semi-conducteurs de type photodiode à matrice SPDT

La section suivante présente le schéma de circuit commun du relais SPDT SSR à réseau de photodiodes (comme illustré à la Figure 8), qui peut fonctionner en alimentation continue et en alimentation alternative. Le commutateur SPDT SSR de type photodiode-array consiste en un tableau de photodiodes ( D1 ) et quatre N-MOSFET ( MOS1 et MOS2 sont des N-MOSFET en mode de rehaussement ^③ ; MOS3 et MOS4 sont en mode de déplétion N-MOSFETs ^④ ). MOS1 et MOS2 forment le CIRCUIT1 et MOS3 et MOS4 forment le CIRCUIT2 . Il y a 5 bornes de sortie, Port1 , Port2 , Port3 , Port4 , Port5, et le Port1 est le terminal commun. LOAD1 et LOAD2 sont connectés au commutateur SPDT.

Le MOSFET à canal N en mode amélioration s’allumera lorsque Vgs > Vgs (th) ^⑤ , sinon il ne se conduira pas.
Le MOSFET à canal N en mode épuisement s’allumera avec une entrée nulle et s’éteindra lorsque son Vgs est négatif.
Vgs est la tension de grille à source ; Vgs (th) est la tension de seuil d'une porte à l'autre.

1. Alimentation en courant continu
Lorsque le relais SPDT SSR à réseau de photodiodes fonctionne avec une alimentation en courant continu, le LOAD1 doit être connecté au PORT2 et le LOAD2 doit être connecté au PORT4, de sorte que MOS2 et MOS4 ne fonctionnent pas.

Lorsque la matrice de photodiodes est désactivée, la tension de grille du MOS1 est inférieure à sa tension de seuil et ne s'allume pas. Par conséquent, la LOAD1 est désactivée. la tension de grille du MOS3 ayant une entrée nulle et se conduisant, le LOAD2 est activé (comme illustré à la figure 9).

Lorsque la matrice de photodiodes est activée, la tension de grille du MOS1 est supérieure à sa tension de seuil et doit être activée pour que la LOAD1 soit activée; la tension de grille du MOS3 étant négative et ne conduisant pas, la LOAD2 sera désactivée (comme illustré à la figure 10).

2. Alimentation en courant alternatif
Lorsque le relais SPDT SSR à réseau de photodiodes fonctionne dans une alimentation en courant alternatif, le LOAD1 doit être connecté au PORT3 et le LOAD2 au PORT5.

Lorsque la matrice de photodiodes est désactivée, la tension de grille des MOS1 et MOS2 est inférieure à sa tension de seuil et ne s'allume pas. Par conséquent, la LOAD1 est désactivée. la tension de grille des MOS3 et MOS4 ayant une entrée nulle et conduisant, le LOAD2 sera activé (comme illustré à la figure 11).

Lorsque la matrice de photodiodes est activée, la tension de grille des MOS1 et MOS2 est supérieure à sa tension de seuil et doit être activée pour que la LOAD1 soit activée. la tension de grille des MOS3 et MOS4 étant négatives et ne conduisant pas, le LOAD2 sera désactivé (comme illustré à la figure 12).

Remarque: en raison des caractéristiques des MOSFET à amélioration de canal et des MOSFET à épuisement de canal N, ce type de relais à semi-conducteurs est largement utilisé pour contrôler le circuit à charge continue et le circuit à charge alternative.

2.2 Quelles sont les applications du commutateur SPDT SSR

Chargeur de batterie solaire

Les relais à semi-conducteurs SPDT sont généralement utilisés dans les systèmes de chargeur d'énergie solaire (tels que les chargeurs solaires portables) pour contrôler l'équipement de charge de cellules solaires. L'état de fonctionnement (état de charge et état de puissance) des cellules solaires est très souvent commuté. Par conséquent, les relais mécaniques SPDT ne peuvent pas satisfaire cette exigence, contrairement aux relais statiques SPDT.

Système de démarrage progressif

Lorsque les systèmes électroniques / électriques (et leurs sous-systèmes) fonctionnent normalement, la fréquence de commutation de son état de démarrage progressif et de son état d'arrêt est très élevée. Par conséquent, le commutateur de fabrication-avant-pause du SPDT doit être équipé de manière à éviter les surtensions lors de la commutation.

Télécommande / émetteur radio

Si le dispositif de contrôle à distance souhaite contrôler plusieurs objets, il doit modifier le signal transmis. si la tour de communication veut changer de destinataire, elle doit changer le signal de transmission. Ce type d'équipement requiert une fréquence et une précision de fonctionnement strictes, et les relais à semi-conducteurs SPDT peuvent répondre à ces exigences dans la plupart des cas.

Chauffage par satellite

Dans l'environnement spatial, les exigences sont élevées (poids, capacité anti-ingérence, adaptabilité, etc.) pour chaque appareil. Le relais à semi-conducteurs SPDT (avec de nombreux avantages, comme un faible poids, des performances élevées, une longue durée de vie, une faible consommation d'énergie, un faible EMR, etc.) répond à ces exigences et est bien meilleur que le relais électromécanique SPDT (structure simple, poids élevé, faible capacité anti-ingérence et ne peut pas s'adapter à des situations compliquées en raison de l'embonpoint).