Un relais à semi-conducteurs de secteur AC ou SSR est un dispositif qui est utilisé pour commuter de lourdes charges AC au niveau du secteur, via des déclencheurs de tension DC minimale isolés, sans incorporer de contacts mobiles mécaniques.

Dans cet article, nous apprenons à construire un simple relais à semi-conducteurs ou un circuit SSR en utilisant un Triac, des BJT, un optocoupleur à passage par zéro.

Avantage du SSR à semi-conducteurs par rapport aux relais mécaniques

Les relais de type mécanique peuvent être assez inefficaces dans les applications qui nécessitent une commutation très fluide, très rapide et propre.

Le circuit proposé d'un SSR peut être construit à la maison et utilisé dans des endroits qui nécessitent une manipulation de charge vraiment sophistiquée.

Un circuit de relais à semi-conducteurs avec détecteur de passage à zéro intégré est décrit dans cet article.

Le circuit est très facile à comprendre et à construire tout en offrant des fonctionnalités utiles comme une commutation propre, sans perturbations RF et capable de gérer des charges allant jusqu'à 500 watts.Nous avons beaucoup appris sur les relais et leur fonctionnement.

Nous savons que ces dispositifs sont utilisés pour commuter de lourdes charges électriques via une paire de contacts isolés externes, en réponse à une petite impulsion électrique reçue d'une sortie de circuit électronique.

“combien de ports y a-t-il dans un ordinateur ”

Normalement, l'entrée de déclenchement se trouve à proximité de la tension de la bobine de relais, qui peut être de 6, 12 ou 24 V CC, tandis que la charge et le courant commutés par les contacts du relais sont principalement aux niveaux des potentiels du secteur CA.

Fondamentalement, les relais sont utiles car ils sont capables de basculer lourdement connectés à leurs contacts sans mettre les potentiels dangereux en contact avec le circuit électronique vulnérable à travers lequel il est commuté.

Cependant, les avantages sont accompagnés de quelques inconvénients critiques qui ne peuvent être ignorés. Étant donné que les contacts impliquent des opérations mécaniques, ils sont parfois assez incompétents avec des circuits sophistiqués qui nécessitent une commutation très précise, rapide et efficace.

Les relais mécaniques ont également la mauvaise réputation de générer des interférences RF et du bruit lors de la commutation, ce qui entraîne également une dégradation de ses contacts avec le temps.

Pour un SSR basé sur MOSFET, veuillez se référer à ce post

Utilisation de SCR ot Triac pour créer un SSR

On pense que les triacs et les SCR sont de bons remplaçants dans les endroits où les relais ci-dessus s'avèrent inefficaces, mais ceux-ci peuvent également impliquer des problèmes de génération d'interférences RF pendant le fonctionnement.

De plus, les SCR et les triacs lorsqu'ils sont intégrés directement aux circuits électroniques nécessitent que la ligne de terre du circuit soit connectée à sa cathode, ce qui signifie que la section de circuit n'est plus isolée des tensions CA mortelles de l'appareil - un inconvénient sérieux en ce qui concerne la sécurité du l'utilisateur est concerné.

“qu'est-ce qu'un signal analogique et un signal numérique ”

Cependant, un triac peut être mis en œuvre de manière très efficace si les deux inconvénients décrits ci-dessus sont complètement pris en compte. Par conséquent, les deux choses qui doivent être supprimées avec les triacs, si elles devaient être remplacées efficacement pour les relais, sont les interférences RF lors du basculement et l'entrée du secteur dangereux dans le circuit.

Les relais à semi-conducteurs sont conçus exactement avec les spécifications ci-dessus, ce qui élimine l'inférence RF et maintient également les deux étages complètement à l'écart des autres.

Les SSR commerciaux peuvent être très coûteux et ne peuvent pas être réparés en cas de problème. Cependant, fabriquer un relais à semi-conducteurs tout seul et l'utiliser pour l'application requise peut être exactement ce que «le médecin avait ordonné». Puisqu'il peut être construit à l'aide de composants électroniques discrets, il devient complètement réparable, modifiable et de plus, il vous donne une idée claire des opérations internes du système.

Nous étudierons ici la réalisation d'un simple relais à semi-conducteurs.

Comment ça fonctionne

Comme discuté dans la section ci-dessus, dans la conception proposée du circuit SSR ou relais à semi-conducteurs, l'interférence RF est vérifiée en forçant le triac à commuter uniquement autour de la marque zéro de la phase sinusoïdale alternative et l'utilisation d'un optocoupleur garantit que l'entrée est bien éloigné des potentiels de courant alternatif présents avec le circuit triac.

Essayons de comprendre le fonctionnement du circuit:

“les choses qui utilisent le courant alternatif ”

Comme le montre le schéma, l'optocoupleur devient le portail entre le déclencheur et le circuit de commutation. Le déclencheur d'entrée est appliqué à la LED de l'opto qui s'allume et rend le photo-transistor conducteur.
La tension du photo-transistor passe à travers le collecteur à l'émetteur et atteint finalement la grille du triac pour le faire fonctionner.

L'opération ci-dessus est assez ordinaire et est généralement associée au déclenchement de tous les triacs et SCR. Cependant, cela peut ne pas être suffisant pour éliminer le bruit RF.

La section comportant les trois transistors et certaines résistances est notamment introduite en vue de contrôler la génération RF, en assurant que le triac ne conduit qu'au voisinage des seuils nuls de la forme d'onde sinusoïdale alternative.

Lorsque le courant alternatif est appliqué au circuit, un courant continu redressé devient disponible au collecteur de l'opto transistor et il conduit comme expliqué ci-dessus, cependant la tension à la jonction des résistances connectées à la base de T1 est tellement ajustée qu'elle conduit immédiatement après que la forme d'onde CA dépasse la marque de 7 volts. Tant que la forme d'onde reste au-dessus de ce niveau, T1 reste activé.

Cela met à la terre la tension de collecteur de l'opto transistor, empêchant le triac de conduire, mais au moment où la tension atteint 7 volts et se rapproche de zéro, les transistors cessent de conduire, ce qui permet au triac de commuter.

Le processus est répété pendant le demi-cycle négatif lorsque T2, T3 conduit en réponse à des tensions supérieures à moins 7 volts, ce qui signifie à nouveau que le triac ne se déclenche que lorsque le potentiel de phase est proche de zéro, éliminant ainsi efficacement l'induction d'interférences RF de passage à zéro.

Schéma de circuit du circuit SSR à semi-conducteurs

Liste des pièces du circuit de relais à semi-conducteurs proposé

R1 = 120 K,
R2 = 680 K,
R3 = 1 K,
R4 = 330 K,
R5 = 1 M,
R6 = 100 Ohms 1 W,
C1 = 220 uF / 25 V,
C2 = polyester métallisé 474/400 V
C3 = 0,22 uF / 400 V PPC
Z1 = 30 volts, 1 W,
T1, T2 = BC547B,
T3 = BC557B,
TR1 = BT 36,
OP1 = MCT2E ou similaire.

Disposition PCB

Utilisation de l'optocoupleur SCR 4N40

Aujourd'hui, avec l'avènement des optocoupleurs modernes, la fabrication d'un relais à semi-conducteurs (SSR) de haute qualité est vraiment devenue facile. Le 4N40 est l'un de ces appareils qui utilise un SCR photo pour le déclenchement isolé requis d'une charge CA.

Cet opto-coupleur peut être simplement configuré pour créer un circuit SSR hautement fiable et efficace. Ce circuit peut être utilisé pour déclencher une charge 220V via une commande logique 5V complètement isolée, comme indiqué ci-dessous: