Vítejte, dnes je
čtvrtek
14.
listopad
2024
Odborný časopis a portál zaměřený na vývoj a výrobu elektroniky Polovodičová relé jsou stále žádanější, přesto ta mechanická do starého železa rozhodně nepatří.
PhotoMOS – polovodičová relé dříve vyvinutá speciálně pro oblast telekomunikace přináší řešení pro široké spektrum produktů spotřební elektroniky, ale i dalších oblastí včetně automobilového průmyslu. Rychlost spínání v řádu stovek ns je ideální do aplikací, kde na „rychlosti“ záleží a kde mechanická relé „nestíhají“ nebo by právě časté spínání mělo zásadní vliv na životnost. Přestože je používání polovodičových relé v současné době již běžnou záležitostí a v portfoliu společnosti Panasonic jsou i PhotoMOS-i s možností spínat až 10 A, zůstává celá řada aplikací pro mechanická relé ideální.
Relé jsou komponenty ke galvanickému oddělení okruhů, kdy malým výkonem lze ovládat výkony velké, a to jak proudové, tak i napěťové. S relé se setkáváme v mnoha spotřebičích a jsou základním ovládacím v praxi používaným prvkem.
Relé se dělí do několika skupin. Historicky nejpoužívanější jsou relé elektromechanická, u kterých primárním okruhem cívky jsou přes jho kontakty ovládány kontakty na sekundární straně (jho je součást relé, která pomáhá uzavřít magnetický okruh relé, jeho přitažením k cívce dojde k přesunutí kontaktů do sepnutého stavu). Výhodou klasických relé je malý výkon potřebný k ovládání kontaktů, vysoká elektrická pevnost mezi rozevřenými kontakty a mezi kontakty a cívkou dosahující až několika tisíc voltů. Výhodou je i minimální ztrátový výkon na spínané straně, kde odpor kontaktů v sepnutém stavu je řádově v setinách až jednotkách ohmů. Kontakty ze speciálních materiálů mají samočisticí vlastnosti (při spínání se vzájemně po sobě posouvají a tím se čistí) a přispívají k dlouhé životnosti a spolehlivé funkci relé. Mezi nevýhody klasických relé může patřit zpoždění, prodleva, která vzniká po přivedení napětí na primární cívku jejím vybuzením (magnetický obvod se z fyzikálních principů snaží vždy držet stav, ve kterém se nachází).
Vzhledem ke zmíněnému se na některé aplikace používají různé typy polovodičových relé, kdy ovládací a výkonový okruh je oddělen optickým členem. Taková relé rychle reagují na požadavek sepnutí i ve vysokofrekvenčních režimech. Jejich nevýhodou naopak může být vyšší ztrátový výkon na sekundární straně, což je důsledek použití polovodičového přechodu, kdy na něm vzniká úbytek napětí v řádu desetin voltu a při větších proudech dochází zákonitě k vyzáření většího ztrátového výkonu. Nejvýkonnější řady jsou vybaveny chladiči pro lepší odvod ztrátového tepla.
Relé jsou nejspolehlivějšími spínacími prvky a společnost Panasonic neustále pracuje na jejich vylepšování. Používá stále kvalitnější materiály a slitiny pro výrobu kontaktů, což prodlužuje jejich životnost a snižuje přechodový odpor v sepnutém stavu. Nové magnetické materiály pro výrobu cívek zaručují menší příkon pro přitažení, tím se snižuje hmotnost i rozměry relé, což působí příznivě mj. na životní prostředí.
Relé Panasonic pracují i ve složitých podmínkách s otřesy, v agresivním prostředí i při zvýšené teplotě. Dle zaměření a příslušných certifikací jsou některá relé určená pro automobilový průmysl, jiná pro výbušná prostředí či pro výrobu zařízení pro vlhké či agresivní prostředí.
V množství dodávaných relé je někdy těžké se orientovat. Pro výběr optimálního modelu výrobce nabízí bezplatnou aplikaci pro Android i iOS, která usnadňuje volbu správného typu relé pro danou aplikaci.
V aplikacích pro spínání signálů s malými proudy a nízkým napětím lze vystačit s miniaturními relé. Zde má návrhář k dispozici dostatečný výběr relé pro montáž SMD nebo THT s kontakty vyvedenými směrem dolů i do stran. Mezi signálová elektromechanická relé se spínaným proudem do 2 A patří řady GQ, GN, TQ, TX, TXD či TXS charakterizované vysokou odolností proti průraznému napětí mezi kontakty i mezi kontakty a cívkou až 2 500 V. Dále nabízejí nízký příkon primární cívky i hbitou reakci relé na přivedený ovládací signál. Vysoce spolehlivé modelové řady DS a DS2Y charakterizuje vysoká odolnost vůči prostředí, ve kterém mohou být nasazeny.
Z oblasti relé typu PhotoMOS lze zmínit miniaturní relé řady TSON pro SMD montáž. Tu charakterizuje velmi nízký ovládací proud od 0,2 mA při napájecím napětí 5 V a velmi rychlá reakce.
Všechny tyto modely je možné typicky nasadit v oblasti komunikací, telefonních i bezpečnostních ústředen, v kancelářských přístrojích, lékařské a měřicí technice a v přístrojích spotřební elektroniky.
Typické použití relé z této kategorie je u motorů pro vzduchotechniku, ve výrobě, u kompresorů, ale třeba i v zařízeních kancelářské techniky i výrobcích spotřební techniky či osobní hygieny, jako jsou třeba masážní pomůcky nebo kulmy či fény.
Do této skupiny patří výkonová relé, která spínají proudy nad 2 A. U řad DE, DJ, DK, DQ, DQM, DSP, DW, DW-HL, HC, HE a DY jde o miniaturní modely pro spínaná napětí až do 440 V a s proudy do 16 A. Řada DZ nabízí spínání proudů do 120 A a impulsového proudu 1 000 A při napětí do 276 V. Je-li třeba spínat ještě větší stejnosměrné proudy, relé řady EP s velmi tichým chodem nabízejí až 300 A při napětí do 1 000 V. Špičkový proud při sepnutí relé může dosáhnout až 2 500 A.
Pro použití v solárních elektrárnách díky širokému rozmezí pracovních teplot, pro eskalátorové motory a výtahy je zde řada HE-S spínající střídavá napětí do 480 V a stejnosměrná do 300 V s proudovou zatížitelností až 35 A na kontakt.
Ze široké nabídky v této skupině lze vypíchnout moderní relé určená pro nabíjecí stanice elektromobilů: řadu HE-PV pracující s napětím až 277 Vstř nebo 110 V= a s proudy 35/48 Astř či 90 A=.
Panasonic nabízí širokou škálu relé pro spínání vysokofrekvenčních signálů až do 26,5 GHz (řada RV, RD SPDT) při napětí do 30 V.
Při návrhu řešení, ve kterých hraje roli bezpečnost a splnění speciálních předpisů, ani zde nepřijdete zkrátka. Bezpečnostní relé splňují doporučení norem o minimální vzdálenosti rozepnutých kontaktů (5,5 nebo 3,0 mm) a vyhovují normám o elektrickém krytí až do IP67: neúmyslný dotyk, odolnost proti vniknutí prachu a ponoření do hloubky 1 metr na dobu 30 minut. Řada SFS splňuje požadavky IP54: ochrana proti náhodnému dotyku, částečně krytí proti prachu a odolnost vůči stříkající vodě. Všechna relé se zapojují do plošných spojů pájením nebo zasunutím do patice.
Zvláštní kapitolou v nabídce Panasonic jsou relé automobilová. Ta musejí splňovat mezinárodně platné předpisy a některá z nich i předpisy výrobců automobilů či jejich příslušenství. Společným jmenovatelem je vysoká spolehlivost, odolnost vůči otřesům, prachutěsnost i různé způsoby uchycení. Najdeme tu relé pro povrchovou montáž SMD, pro montáž pájením či usazením do patice, k upevnění šroubem i další způsoby uchycení.
Tato relé jsou dodávána v provedeních pro různé způsoby montáže. Pracují s napětím typicky až do 2 000 V a s proudy typicky do 30 A. Jejich předností je galvanické oddělení ovládacího a ovládaného okruhu a vysoká rychlost reakce. Vazba mezi ovládacím a spínaným okruhem je prováděna optickou vazbou. Na straně řídicí je dioda LED a na straně řízené optické čidlo, jež přes elektroniku ovlivňuje polovodičové výkonové prvky typu MOSFET s nízkou spotřebou. PhotoMOS nemají mechanické kontakty a jsou tak odolná vůči otřesům. Oproti elektromechanickým relé mají několikanásobně vyšší životnost a při své činnosti nevydávají hluk. Průchozí odpor v sepnutém stavu jsou jednotky ohmů.
Nabídku této kategorie tvoří Photo- MOS zařízení řad SOP4, SSOP, SON, VSSOP a prvky určené ke spínání vysokých výkonů řady AQZ.
Oblast nasazení PhotoMOS je široká a začíná u komunikačních zařízení a bezpečnostních systémů, pokračuje přes medicínskou, měřicí a kancelářskou techniku k robotům a nástrojům a končí u solárních elektráren a ovládání akumulátorů a generátorů elektrické energie. Stále více se uplatňují při řízení a ovládání chytrých sítí (Smart Grids).
Relé jako součástka má i v dnešní době stále své nezastupitelné místo v práci konstruktérů. Čas ukazuje, že polovodičová relé tu nejsou coby konkurence k mechanickým, ale spíš jeho přirozeným rozšířením. Obě technologie se optimálně doplňují. Díky inovativnímu přístupu společnosti Panasonic dochází k průběžným inovacím, kdy nové prvky přicházejí s nižší spotřebou, delší životností a dobou mezi poruchami (MTFB), s menšími rozměry i s nižší hmotností. To vše vede kromě šetrnosti k životnímu prostředí i k výrazně vyšší spolehlivosti produktů.
