česky english Vítejte, dnes je sobota 19. září 2020

Mechanickým relé zvoní hrana?

DPS 5/2017 | Součástky - články
Autor: Panasonic Electric Works

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).

Mechanickým relé zvoní hrana

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.

Neustále na parametrech

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.

Miniaturní signálová relé

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.

Relé pro spínání běžných i extrémních výkonů

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=.

Relé pro vysoké frekvence a relé pro bezpečnostní aplikace

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.

Automobilová relé

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.

Polovodičová relé PhotoMOS

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 je stále oporou konstruktérů

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.

Partneři

eipc
epci
imaps
papouch
ep
mikrozone
mcu
projectik