Rơ le (Relay) bán dẫn là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động, ưu nhược điểm và ứng dụng của rơ le bán dẫn

Thứ Sáu, 16/08/2024

CÔNG TY TNHH THƯƠNG MẠI CƠ ĐIỆN ĐÔNG Á

RƠ LE (RELAY) BÁN DẪN LÀ GÌ? CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG, ƯU NHƯỢC ĐIỂM VÀ ỨNG DỤNG CỦA RƠ LE BÁN DẪN

Rơ le bán dẫn là thiết bị được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng điều khiển các tải có công suất lớn với dòng điện nhỏ. Vậy rơ le bán dẫn là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của rơ le bán dẫn như thế nào? Và ứng dụng trong thực tế của rơ le bán dẫn là gì? Hãy cùng Cơ Điện Đông Á tìm hiểu trong bài viết dưới đây.

1. Rơ le (relay) là gì?

Rơ le bán dẫn hay còn gọi là relay bán dẫn (tên tiếng Anh là Solid state relay - SSR) là một loại rơ le điện tử được sử dụng để điều khiển các tải điện từ xa. Relay bán dẫn SSR sử dụng các thành phần bán dẫn để thay thế cơ cấu chuyển động của rơ le cơ khí thông thường, giúp tăng độ chính xác của hệ thống điều khiển.

2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

a. Cấu tạo:

Rơ le bán dẫn SSR có cấu tạo khá đơn giản bao gồm các Diot phát quang và bộ Tri-ac. Vì chúng không có bộ phận chuyển động đóng ngắt dòng điện như contactor hay relay truyền thống, relay loại cơ khí

SSR Relay được thiết kế như một công tắc bật tắt đơn giản với đầu cực nguồn và đầu cực tải có nhiệm vụ chuyển đổi khi tín hiệu điều khiển bên ngoài được chuyển đến rơle qua một đầu cực khác. Khi điều này xảy ra thì việc chuyển đổi xảy ra rất nhanh và tải được cấp nguồn. Relay có thể được thiết kế và sử dụng trong khoảng năng chuyển đổi AC hoặc DC. Tuy nhiên cấu hình bên trong phải được sửa đổi để hoạt động tốt cho cả hai trường hợp. Relay DC có thể hoạt động với 1 MOSFET duy nhất. Với nguồn và cổng được kết nối với nguồn và tải của mạch chính, còn tín hiệu điều khiển sẽ được gắn vào cổng thông qua.

Tín hiệu điều khiển có thể có công suất rất thấp, chúng cho phép rơ le (và mạch tải lớn) được điều khiển bởi một thứ nhỏ ví dụ như Arduino. Rơ le trạng thái rắn có thể có nhiều bóng bán dẫn được xếp song song với nhau để cho phép tiềm năng dòng điện cao hơn, có thể được đánh giá vào khoảng 100 ampe.

Xem thêm: Bộ nguồn là gì? Chức năng và hoạt động của bộ nguồn, các hãng thông dụng hiện nay

b. Nguyên lý hoạt động:

- Mặc dù khác nhau về tín hiệu đầu vào nhưng tất cả các SSR đều hoạt động theo một nguyên lí chung là: Dùng một dòng điện trở nhỏ để điều khiển một dòng điện tải lớn hơn rất nhiều. Các dòng điện trở nhỏ có thể là biến trở, tín hiệu analog 4-20mA 0-10v hoặc tín hiệu relay từ bộ điều khiển. Nguyên lý hoạt động chung của các thiết bị SSR Relay bán dẫn:

+ Input Control Circuit: Đây là phần của SSR nhận tín hiệu điều khiển từ mạch điện hoặc vi điều khiển. Input control circuit thường sử dụng điện trở và đi-ốt để điều khiển thành phần bán dẫn bên trong SSR.

+ Optoisolator: Là một linh kiện quan trọng trong SSR để cách ly hoàn toàn tín hiệu điều khiển từ nguồn điều khiển và mạch công suất. Thiết bị này bao gồm một đèn LED và một fototriac hoặc fototransistor. Khi tín hiệu điều khiển ánh sáng từ LED, nó kích hoạt fototriac hoặc fototransistor để chuyển mạch dòng điện trong mạch công suất.

+ Output Power Circuit: Đây là phần của SSR điều khiển dòng điện trong mạch công suất. Output power circuit sử dụng các thành phần bán dẫn như thyristor (SCR) hoặc triac để chuyển mạch dòng điện. Khi tín hiệu điều khiển từ optoisolator được kích hoạt, thyristor hoặc triac được mở hoặc đóng để điều khiển dòng điện trong mạch nạp.

+ Heat Sink: SSR thường được gắn kết với một tản nhiệt (heat sink) để tản nhiệt và duy trì nhiệt độ hoạt động an toàn. Heat sink giúp SSR làm việc ổn định và giảm nguy cơ quá nhiệt.

- Cấu trúc và thiết kế của SSR có thể thay đổi tùy thuộc vào nhà sản xuất và mục đích sử dụng. Một số SSR có thể có các tính năng bổ sung như bảo vệ mạch điện khi điện áp quá tải, cách ly điện và điều chỉnh điện áp đầu vào. SSR luôn cung cấp một giải pháp điều khiển dòng điện an toàn, chính xác và không gây tiếng ồn trong các ứng dụng điện tử và công nghiệp.