Katı hal rölesi

Katı hal rölesi (SSR), harici bir voltaj (AC veya DC) kontrol terminallerine uygulandığında açılıp kapanan bir elektronik anahtarlama cihazıdır. Röle ile aynı işlevi yapar ancak katı hal elektroniği hareketli parçaları olmadığından ve daha uzun çalışma ömrüne sahiptir.
SSR'ler uygun bir kontrol sinyaline yanıt veren bir sensör, yük devresine güç veren bir elektronik anahtarlama cihazı ve kontrol sinyalinin bu anahtarı mekanik parça olmadan etkinleştirmesini sağlayan bir bağlantıdan oluşur. AC veya DC yükleri değiştirmek için tasarlanabilirler.
Paketli SSR'ler akımı yaklaşık yüz amper'e kadar değiştirmek için tristörler ve transistörler gibi güç yarı iletken cihazları kullanır.
SSR'lerin elektromekanik rölelere kıyasla daha hızlı anahtarlama hızları vardır ve aşınacak fiziksel kontakları yoktur.
SSR daha yüksek "açık" ("on") dirence sahip olmanın yanı sıra, elektromekanik rölenin dayandığı gibi büyük anlık aşırı yüke de dayanamaz.
Çalışması
Tek MOSFET veya paralel dizideki birden çok MOSFET'e dayalı bir SSR, DC yüklerde iyi çalışabilir. MOSFET'lerin, ters yönde ileten doğal bir alt tabaka diyodu vardır bu yüzden tek MOSFET akımı her iki yönde de engelleyemez.
AC (çift yönlü) çalışma için iki MOSFET, kaynak pimleri birbirine bağlı olarak arka arkaya düzenlenir. Boşalma pimleri, çıkışın her iki tarafına da bağlanır. Alt tabaka diyotları, röle kapalıyken akımı engellemek için dönüşümlü olarak ters kutuplanır. Röle açıkken, ortak kaynak her zaman anlık sinyal seviyesinde çalışır ve her iki kapı da foto-diyot tarafından kaynağa göre pozitif kutuplanır.
Bir DC yükü değiştirken birden çok MOSFET'in paralel bağlanabilmesi için ortak kaynağa erişim sağlamak yaygındır. Genellikle, kontrol girişi kaldırıldığında MOSFET'in kapanmasını hızlandırmak için bir ağ sağlanır.
AC devrelerinde, sıfır yük akımı olduğunda, Silikon kontrollü doğrultucu (SCR) veya Triyak röleleri AC sıfır geçiş noktalarında doğal olarak kapanır. Devre, sinüs dalgasının zirve ortasında asla kesintiye uğramaz, böylece endüktans etrafındaki manyetik alanın ani çökmesi nedeniyle oluşacak büyük geçici gerilimleri önler. Sıfır noktası detektörü eklenmesiyle (ve ters devre endüktansı ve sonuçta oluşan back-e. m. f. yoktur), yeni bir dalganın başlangıcında bireysel SCR'ler tekrar açılabilir. Bu özelliğe sıfır geçişli anahtarlama denir.
Zamanlama
Uygun SSR tipinin seçilmesi, özellikle uygulama zaman açısından herhangi bir değişiklik olmadan kritik Açık/Kapalı şartı gerektirdiğinde önemlidir.
Zaman Kritik Açma/Kapama anahtarlaması gerektiren uygulamalar, SCR veya TRIAC cihazlarının sergileyeceği doğal Sıfır Geçiş değişimlerine tabi olmadıkları için Transistör veya MOSFET tasarım türlerini kullanmalıdır.
Bağlantı
Kontrol sinyali, kontrol edilen devreye iki devre arasında galvanik izolasyon sağlayacak şekilde bağlanmalıdır.
Birçok SSR, optik bağlantı kullanır. Kontrol voltajı, foto-duyarlı diyot'u aydınlatan ve açan dahili bir LED'e enerji verir; diyot akımı, yükü değiştirmek için arka arkaya tristör (Triyak), silikon kontrollü doğrultucu (SCR) veya MOSFETi açar. Optik bağlantı, kontrol devresinin yükten elektriksel olarak yalıtılmış olmasını sağlar.
Özellikler
Katı hal rölelerinin elektromekanik rölelere göre göreceli yararlarının çoğu, elektromekanik cihazlarla karşılaştırıldığında tüm katı hal cihazlarında ortaktır.
Tamamen sessiz çalışır.
SSR'ler elektromekanik rölelerden daha hızlı geçiş yapar; optik bağlı SSR'nin anahtarlama süresi LED'i yakmak ve söndürmek için gereken süreye bağlıdır ve mikrosaniye ila milisaniye arasındadır.
Aşınacak hareketli parça ve çukur veya karbon oluşturacak elektrik kontakları olmadığından, rölelerden daha uzun kullanım ömrü vardır.
Temiz, kontak sıçraması olmadan çalışır.
Parametreler
SSR'ler, aşağıdakileri içeren birçok parametreyle tanımlanır:
gerekli etkinleştirme giriş voltajı, akım, çıkış voltajı ve akımı, AC veya DC olup olmadığı, voltaj düşüşü veya çıkış akımını etkileyen direnç, ısıl direnç ve güvenli çalışma bölgesi için ısıl ve elektriksel parametreler (örneğin, büyük akımları tekrar tekrar değiştirirken termal dirence göre azaltma (ing: derating)).
SSR'ler, yalnızca AC voltajı sıfır olduğunda voltajı açıp kapatmak için sıfır geçiş donanımını da kapsayabilir.
Oransal SSR'ler, akım çıkışını düşürmek için (faz açısı kontrolü) sıfır geçişinden sonra gerilimin başlamasını geciktirebilir.