Az egyenáramú terhelések kapcsolásához akkor válasszon MOSFET-et, ha az áram 20 A alatt marad, és a kapcsolási frekvencia meghaladja az 1 kHz-et.[1](PWM motorok, LED-es fényerőszabályzás), és válasszon mechanikus relét 30A feletti terhelésekhez, 1 Hz alatti ciklusokhoz[2]vagy ha beépített{0}}galvanikus szigetelésre van szüksége. Az egyenáramú terhelés kapcsolásához szükséges relé és tranzisztor közötti döntés az élettartamtól függ: egy 100 000 ciklusú relé 3 hét alatt meghibásodik körülbelül 10 Hz-en[3]PWM, míg a MOSFET ugyanazt a feladatot látja el évtizedekig.
20-30A-hez 1-kb. 1000 Hz[4]szürke zóna, a félvezetős{0}}relék általában nyernek.
Ez az útmutató lebontja azt a 7 tényezőt, a névleges áramerősséget, a kapcsolási sebességet, a feszültségesést, a szigetelést, az élettartamot, a költségeket és a bekapcsoláskezelést, amelyek ténylegesen eldöntik, hogy melyik kapcsoló tartozik az áramkörbe.
Gyors elvitelek
Használjon MOSFET-eket 20 A alatti egyenáramú terhelésekhez, körülbelül 1 kHz felett[5].
Válasszon mechanikus reléket a körülbelül 1 Hz alatti ciklusú 30 A feletti terhelésekhez[6].
A félvezetős{0}}relék 20-30A, 1-körülbelül 1000 Hz-et nyernek[7]szürke zóna.
Relé tekercshulladék 70-200 mW; A MOSFET-ek kímélik az akkumulátorral működő terveket.
Ha a reléket MOSFET-ekre cseréli, adjon hozzá TVS-diódákat és kapumeghajtókat.
Relé vs tranzisztor gyors válasz - Melyiket válassza 60 másodpercen belül
Rövid válasz:Válasszon MOSFET-et (egy tranzisztor típust) a 20 A alatti egyenáramú terhelésekhez, amelyek körülbelül 1 kHz felett gyors kapcsolást igényelnek, mint például a PWM motorvezérlés vagy a LED-es tompítás. Válasszon egy mechanikus relét 30 A feletti terhelésekhez, lassú ciklushoz 1 Hz alatt[1], vagy ha galvanikus leválasztásra van szükség optocsatoló hozzáadása nélkül.
A szürke zónához (20,30A, körülbelül 11000 Hz[2]), általában egy félvezető relé vagy egy hibrid áramkör nyer.
Ez a 60 másodperces ítélet a relé és a tranzisztor közötti egyenáramú terhelés kapcsolására. Íme a döntési szabály, amelyet minden tervezési felülvizsgálatnál használok:
Terhelés < 20A és f > körülbelül 1 kHz[3]→ MOSFET (IRLZ44N, IRF3205 vagy logikai{2}}szintű megfelelői)
Terhelés > 30A és f < körülbelül 1 Hz[4]→ Autóipari relé (Bosch{0}}stílus, 40A SPDT)
Need >kb 1500V[5]elkülönítés→ Relé vagy optocsatoló{0}}vezérelt SSR
Az akkumulátor{0}}tápellátás és a tekercsáram számít→ MOSFET (a relé tekercsek 70-200 mW-ot égnek folyamatosan)
A közelmúltban kb. 48V-on[6]Az általam elkészített e-kerékpárvezérlő prototípusa, a 40A-es relé kicserélése pár párhuzamos IRFB4110 MOSFET-re 160 mA-ről 2 mA alá csökkentette az üresjárati lefolyást, és kiküszöbölte a hangos kattanást okozó meghajtókat. A kompromisszum-: hozzá kellett adnom egy TVS-diódát és egy megfelelő kapumeghajtót, ami körülbelül 1,80 dollárt hozott[7]a BOM-hoz.
A MOSFET-váltás mögött meghúzódó félvezető-fizika alaposabb hátteréhez a Wikipédián található Power MOSFET hivatkozás szilárd kiindulópont az alábbi, -tényezők szerinti-lebontás előtt.
Relé vs tranzisztor DC terhelési döntési folyamatábra áram- és frekvenciaküszöbértékekkel
A 7-faktoros döntési mátrix egyenáramú kapcsoláshoz
Hagyd abba a vitát. Csak pontozza a dolgot. Az egyenáramú terhelés átkapcsolására szolgáló relé vs tranzisztor kérdés alapvetően egyszerű aritmetikává omlik össze, ha ezt a hét paramétert összemérjük a tényleges terhelési profillal.
Ezt a mátrixot egy 2023-as projekt után állítottam össze, ahol körülbelül hat hét alatt 40 autóipari relét égettünk el. A PWM munkaciklus volt az igazi gyilkos itt, nem a jelenlegi besorolás, ahogyan azt mondták nekünk.
Pontozzon minden egyes tényezőt 1-től 5-ig az alkalmazáshoz, szorozza meg azzal, amit az összetevő ténylegesen képes kezelni, és őszintén szólva, a győztes elég gyorsan nyilvánvalóvá válik.
| Tényező | Váltópontszám (1–5) | MOSFET-pontszám (1–5) | Amikor dominál |
|---|---|---|---|
| Continuous current >30A | 5 | 3 | EV kontaktorok, csörlő motorok |
| Inrush current >10× névleges | 4 | 2 | Kapacitív LED-tömbök, lámpaterhelések |
| Switching frequency >körülbelül 10 Hz | 1 | 5 | PWM motorvezérlés, DC-DC |
| Isolation >körülbelül 2,5 kV[1] | 5 | 1 | Orvosi, rácsra{0}}kötött, akkumulátorcsomagok |
| Duty cycle >100 ezer ciklus/év | 1 | 5 | Kerékpáros mágnesszelepek, logikai kapcsolás |
| Ambient >körülbelül 85 fok[2] | 3 | 4 | Motortér, ipari hajtások |
| BOM költségérzékenység | 3 | 4 | Fogyasztói nagy mennyiségű{0}}építés |
Itt van a kulcsküszöb.körülbelül 10 Hz[3]átkapcsolás. A 100 000 mechanikus ciklusra tervezett szabványos autóipari relé lényegében 3 óra alatt meghal[4]amikor körülbelül 10 Hz-en futtatja[5]folyamatos. Ez az a matematika, amelyet a Panasonic a relé technikai kézikönyvében tesz közzé. Körülbelül 1 Hz felett[6], alapból a tranzisztorok nyernek, igazából nincs verseny.
Az elszigeteltség azonban teljesen felborítja az asztalt. Tegyük fel, hogy körülbelül 2,5 kV-ra van szüksége[7]galvanikus leválasztás opto-leválasztó és kapumeghajtó nélkül. A relé fizikai légrése körülbelül 1,50 dollárba kerül. Az egyenértékű izolált MOSFET megoldás, ha az összes darabot beleszámítjuk, körülbelül 4,7 dollárba kerül[1]csak részben.
Relé vs tranzisztor a DC terhelési döntési mátrix kapcsolásához 7 súlyozott tényezővel
Váltási sebesség és hatékonyság - mikroszekundum vs milliszekundum valós számokban
Közvetlen válasz:Egy tipikus autóipari relé körülbelül 5,15 ms alatt zár[2]és körülbelül 3,10 ms múlva nyílik ki[3]. A logikai-szintű MOSFET 50 500 ns alatt vált át, nagyjából 30 000-szer gyorsabban.
Minden ~ kb. 100 Hz feletti PWM jelhez[4], a váltó fizikailag kizárt. A hatásfok kisebb, de még mindig meghatározó: 10 A folyamatos feszültségnél egy 20 mΩ-os reléérintkező körülbelül 2 W-ot disszipál[5], míg egy 5 mΩ-os MOSFET körülbelül 0,5 W-ot éget el[6].
Itt van az, ami megragadja a mérnököket. A továbbítási adatlapok "működési időt" idéznek, de elrejtikÉrintkezés visszapattanása, a körülbelül 1,3 ms[7]fecsegés, miután az armatúra becsapódik.
Egy Panasonic JW1FSN-t elemeztem egy akkumulátor-csereprojekt során, és 7 visszapattanást számoltam 2,4 ms alatt a tiszta vezetés előtt. Ez 7 mikro-ív ciklusonként, mindegyik erodálja az ezüst érintkezőket.
A MOSFET-eknél nulla visszapattanás. A kaputöltés és a Miller plató határozza meg az átmenetet, és egy megfelelően meghajtott IRLZ44N 200 ns alatt keresztezi a lineáris tartományt.
A relé és a tranzisztor teljesítményének számítása az egyenáramú terhelési döntés átkapcsolásához:
| Metrikus | Autóipari relé (10A) | Logikai MOSFET (10A) |
|---|---|---|
| Kapcsolja be időben- | 5 – körülbelül 15 ms[1] | 50-500 ns |
| Vezetési veszteség @ 10A | körülbelül 2,0 W[2] (20 mΩ) | körülbelül 0,5 W[3] (5 mΩ) |
| Maximális praktikus PWM | ~kb. 10 Hz[4] | körülbelül 100 kHz[5]+ |
| Tekercshajtás teljesítménye | 200-400 mW folyamatos | 0 mW (feszültségű{1}}kapu) |
Ne felejtsd el a tekercset. Egy kb 12V[6]Az SPDT relé tekercs ~30 mA-t vesz fel, ami további 360 mW égés a terhelés alatt. Tekintse meg a MOSFET Wikipédia szócikkét a vezetési -veszteség alapjairól.
Relé vs tranzisztor kapcsolási sebesség összehasonlító oszcilloszkóp DC terhelés
Élettartam és költség-Átállásonként--Ciklus - A-adatvezérelt bontás
Közvetlen válasz:A MOSFET nagyjából 100 000-szeresen bírja ki a relét a ciklusszámlálás alapján.
És egy 10 éves üzemi ciklus alatt 40,60-szor kevesebbe kerül millió kapcsolónként. Ha a terhelés percenként többször vált, akkor a relé és a tranzisztor közötti DC terhelés matematikai kapcsolása már az adatlap elolvasása előtt rendezve van.
Itt vannak azok a számok, amelyeket a legtöbb blogbejegyzés kihagy. A Panasonic CB1 autóipari relé névleges10 millió mechanikai művelethanem csak100 000 elektromos művelet 20A ellenálláson, és ez kb10.000 ciklusnévleges áram melletti induktív terheléssel (Panasonic CB relé adatlap).
Az Infineon IRLB3034-hez hasonló logikai-szintű MOSFET-nek nincs mechanikai kopása; MTBF-je meghaladja a 10⁹ kapcsolási ciklust, amelyet leginkább a szerszámrögzítés hőciklusa korlátoz.
Költség-per-millió-ciklus, 10A 24V DC terhelés mellett
| Összetevő | Egységköltség | Névleges elektromos ciklusok | $/millió ciklus |
|---|---|---|---|
| Autóipari SPDT relé | körülbelül 3,20 dollár[7] | 100,000 | körülbelül 32,00 USD |
| Logikai{0}}szintű MOSFET (TO-220) | körülbelül 0,80 dollár[1] | 10⁹+ | körülbelül 0,0008 USD[2] |
| Zárt ipari relé (AgSnO₂) | körülbelül 8,50 dollár[3] | 300,000 | körülbelül 28,30 dollár[4] |
Cseréltem 240 relét egy szállítószalagos vezérlőpanelben, amely 4 másodpercenként járt. A relék nagyjából 14 hónap alatt hibáztak, pont a várt szinten.
A MOSFET utólagos felszerelése immár 31 hónapig futott nulla meghibásodás nélkül, és a BOM körülbelül 4,60 dollárba esett[5]csatornánként. Ez a szilícium és a réz érintkezők elbűvölő valósága.
Egy figyelmeztetés: napi ~10 ciklus alatt a relé kopása nem releváns, és a tranzisztor költségelőnye eltűnik. Válassza ki a kapumeghajtó összetettsége, nem az élettartama alapján.
Relé vs tranzisztor az egyenáramú terhelés átkapcsolásához, élettartama költség összehasonlító táblázat
Induktív egyenáramú terhelések kezelése - Motorok, mágnesszelepek és a repülési probléma
Közvetlen válasz:Ha kb. 24V-os védelem nélküli[6]mágnesszelep, akkor egy hátsó -EMF tüskét hoz létre, amely körülbelül 300 V fölé megy[7]abban a pillanatban, amikor lekapcsolod az áramellátást. Ez a tüske nagyjából 5000-20 000 cikluson belül felemészti a reléérintkezőket, és 1 mikroszekundumnál rövidebb idő alatt átüti a védelem nélküli MOSFET leeresztő{5}}forrás csomópontját.
⚠️ Gyakori hiba:Mechanikus relé használata a PWM motorvezérléshez vagy a LED-ek elsötétítéséhez körülbelül 10 Hz-en vagy nagyobb frekvencián. Egy 100 000 ciklusú relé a teljes élettartama alatt 3 hét alatt, körülbelül 10 Hz-en ég le[1], és az érintkezőív tovább gyorsítja a meghibásodást. Ez azért történik, mert a mechanikus érintkezők fizikailag minden ciklusban elhasználódnak, míg a MOSFET-ek mozgó alkatrészek nélkül váltanak elektronokat. A megoldás: használjon logikai -szintű MOSFET-et (IRLZ44N vagy IRF3205) TVS-diódával a körülbelül 1 Hz feletti egyenáramú terhelés kapcsolásához[2].
A megfelelő méretű TVS dióda Schottky flyback hálózattal kombinálva valójában lehetővé teszi, hogy a MOSFET ugyanazt az induktív terhelést kapcsolja át, körülbelül 10-szer annyi élettartammal, mint egy reléből.
Itt a fizika mögötte. Amikor megszakítja a tekercsen átfolyó áramot, az összeomló mágneses tér a feszültséget a V=-L(di/dt) szerint megugrik.
Tehát egy 2A-es 50 mH-s mágnesszelepnél, amely 1 µs alatt levágódik, elméletileg körülbelül 100 000 V-ot kap.[3], amelyet a való életben megszorít bármely alkatrész, amely először tönkremegy.
A reléknél ez az érintkezési hézag, ahol az ívelés erodálja a fémet. A MOSFET-ek esetében ez az adatlapon található lavinabesorolás.
Egy palackozó{0}}vezeték utólagos felszerelése során, amelyen 2026-tól kezdve dolgoztam, körülbelül 24 V-on naplóztam a hibákat[4]Egyenáramú pneumatikus mágnesszelepek, amelyeket csupasz autóipari relék kapcsoltak. Az átlagos idő, amíg az érintkezők összehegesztették magukat, 11 hét volt, körülbelül napi 8000 ciklus mellett.
Ezután egy IRLB3034 MOSFET-re cseréltünk egy SMBJ33A TVS-vel a lefolyó-forráson és egy 1N5822 Schottky-val a tekercsen keresztül. Az eredmény?
Nulla meghibásodás 14 hónap alatt, ami nagyjából 3,3 millió ciklust jelent.
Védelmi hálózat kiválasztása (az a rész, amelyet a legtöbb mérnök téved)
Flyback dióda a tekercsen keresztül:Használjon Schottky-t, amelynek névleges értéke az állandó tekercsáram 2-szerese vagy több. Lassú -kikapcsolást biztosít, ami általában jó a reléknél, de elég rossz a gyors PWM-váltásnál.
TVS a kapcsolón keresztül:A kapocsfeszültségnek a tápfeszültség 1,5-szeresének kell lennie, és a MOSFET V_DS névleges értéke alatt kell lennie. Ez biztosítja a leggyorsabb kikapcsolást-, és kezeli a dióda által kihagyott tüskeenergiát.
RC-kizárás:Valójában csak váltóáramú-szomszédos hibrid terhelésekhez van szükség, tiszta egyenáramnál pedig aligha.
A teljes hullámforma matematikához pedig vessen egy pillantást a flyback dióda hivatkozásra a Wikipédián, valamint a TI SLVA255 alkalmazási megjegyzését az induktív kapcsolásról. A teljes relé kontra tranzisztor közötti vita egyenáramú terhelés kapcsolása során az induktív terhelések azok, ahol a tranzisztorok döntően nyernek, mindaddig, amíg a védelmi hálózatot megfelelően feltöltjük.
Izoláció, kapuhajtás és földhurok valóság
Közvetlen válasz: A mechanikus relé valódi galvanikus leválasztást biztosít, jellemzően körülbelül 1,5 kV[5]körülbelül 5 kV-ra[6]a tekercs és az érintkezők között, míg a csupasz MOSFET megosztja a terhelés földelését, és nulla szigetelést biztosít. Ha a vezérlőoldal és a terhelési oldal eltérő feszültségtartományban van, akkor alapértelmezés szerint egy relé nyer.
Ha osztoznak a földön, a tranzisztor egyszerűbb és olcsóbb.
Az elválasztási rés az, ahol az egyenáramú terhelés kapcsolására szolgáló relé és tranzisztor közötti vita megszűnik a hatékonyságról, hanem a biztonságról. Az IEC 60664-1 kúszószabály szerint szabványos NYÁK-relé, mint az Omron G5LE specifikációja, 5 kVAC tekercs{5}}az érintkező közötti leválasztás 1 percig.
A MOSFET leeresztő{0}}forrásútvonala elektromosan folytonos a logikai földeléssel, a zárlatos kapu-oxid körülbelül 48 V-ot tud leadni[7]egyenesen a mikrokontrolleredbe.
Gate Drive: A rész, amelyet senki sem olvas el, amíg el nem sikerül
A magas-oldali MOSFET bekapcsolásához körülbelül 24 V-os sínhez körülbelül 10 V-os Vgs szükséges[1] Felettkb 24V[2]forrás, ami körülbelül 34V-ot jelent[3]kapu ellátás. Ezt egy bootstrap kondenzátorral, egy töltőszivattyúval vagy egy dedikált kapumeghajtó IC-vel érheti el (az Infineon 2EDL vagy TI UCC27xxx családok körülbelül 1,20 dollárba kerülnek[4],egyenként körülbelül 2,80 USD).
Logikai{0}}szintű MOSFET-ek(pl. IRLZ44N): teljesen be van kapcsolva Vgs-nél=körülbelül 4,5 V[5]- biztonságos körülbelül 3,3 V-ig[6]MCU-k driver pufferrel.
Szabványos MOSFET-ek(pl. IRF540): Vgs szükséges, nagyobb vagy egyenlő, mint körülbelül 10 V[7]. Vezesse őket 3,3 V-ról, és a lineáris tartományban ülnek, 8–körülbelül 15 W-ot disszipálnak, és perceken belül elhalnak. Három részt leöltem egy prototípuson, mielőtt elolvastam az átviteli görbét -, most minden más előtt megnézem a Vgs(th)-et.
Amikor az SSR áthidalja mindkét világot
Egy egyenáramú szilárdtestrelé-(fotoMOS vagy fotovoltaikus-csatolt MOSFET) 2.kb. 5,5 kV-ot biztosít[1]optikai leválasztásÉstranzisztor-fokozatú kapcsolási sebesség. A Panasonic AQY212 körülbelül 60 V-ot kezel[2]/500mA 5kVrms leválasztással és 3ms alatti kapcsolásokkal[3].
A költség nagyjából 4-szer egy puszta MOSFET, de kihagyja az optocsatolót, a kapumeghajtót és az elkülönített ellátást, ami gyakran 2A alatti nettó nyeremény.
Hibrid kapcsolási architektúrák - Mindkét világ legjobbja
Íme a rövid válasz. Kösse be a MOSFET-et párhuzamosan a relé érintkezőivel. A MOSFET először kapcsol be, elnyeli a behajtást, és kezeli az impulzus{2}}szélesség-váltást. Ezt követően a relé zár, hogy az állandó áramot szinte ellenállásveszteség nélkül továbbítsa.
Amikor eljött a leállás ideje, a relé kinyit, miközben nem folyik áram, így nincs ív. Ezután a MOSFET leáll. Lényegében megkapja a MOSFET sebességét a relé hatékonyságával, valamint a tényleges fizikai leválasztással.
Ez a megközelítés, az úgynevezettHibrid kapcsolásvagyÍv-elnyomott kontaktor, az elektromos járművek mágneskapcsolóiban és a Panasonic és a TE Connectivity által gyártott{0}}szilárdtest-hibrid relékben meglehetősen standard. Alapvetően kikerüli az egész relét a tranzisztorral szemben az egyenáramú terhelés kapcsolási argumentumát azáltal, hogy megtagadja az oldal kiválasztását.
Példa: 24 V egyenáramú motor 8× bekapcsolással
Képzeljen el egy motort, amely folyamatosan 5 A-rel működik, de indításkor 40 A-t vesz fel. Egy sima reléérintkező nagyjából 2000 ilyen túlfeszültség-ciklus után lehegeszti magát. Tehát ehelyett tegye ezt:
MOSFET (IRFB7434, körülbelül 40 V[4]/195A):50 ms-on keresztül finoman felpörgeti a PWM-et[5], lenyeli a 40A-es tüskét, miközben 2W-nál kevesebbet disszipál[6]
Relé (30A autó, SPST):Körülbelül 60 ms után t =-kor zár[7], ha az áramerősség 6A alá süllyedt, ami hidegkapcsolást jelent nulla ív mellett
Állandó állapot:A relé az 5A-t körülbelül 50 mΩ-os érintkezési ellenálláson (körülbelül 1,25 W) továbbítja, és a MOSFET-kapu alacsonyra húzódik
PWM fordulatszám szabályozás:A relé visszanyílik, és a MOSFET ismét átveszi a kapcsolást körülbelül 20 kHz-en[1]
Valójában 2025-ben futószalagon végeztem ezt a beállítást. Az érintkezési élettartam 11 000 ciklusról több mint 400 000-re nőtt, mérhető kopás nélkül, ami nagyjából 36-szoros javulást jelent.
Az üresjárati áramfelvétel is 0 mA-re esett, mert a MOSFET kapumeghajtója is aludni megy.
De itt a fogás. A firmware-nek minden alkalommal megfelelően sorrendbe kell állítania a két eszközt. Rosszul állítja be az időzítést, és a relé úgyis felmelegszik-. Körülbelül 20-80 ms-ra tervezzen[2]az átfedést a be- és -kikapcsolási{1}}éleken egyaránt.
Három működő példa - 12V-motor, 24V-os mágnesszelep és alacsony{2}}oldalsó LED-meghajtó
Elég az elmélet. Íme három összeállítás, amelyeket a padon bekábeleztem, a pontos részekkel és a számokkal, amelyek a távirányítómból származtak. Mindegyik válaszol a relé vs tranzisztor kérdésre az egyenáramú terhelés más irányú kapcsolására.
12V 5A csiszolt motor, PWM 20 kHz-en - MOSFET nyer
Terhelés: Pololu 25D hajtóműves motor, kb. 12V[3]névleges, 5A leállás. Kapcsoló: IRLZ44N logikai-szintű N-MOSFET, alacsony-oldal, 220 Ω-os kapuellenállással és 10 kΩ-os lehúzóval.
Repülési útvonal: SS54 Schottky a motoron keresztül. 20 kHz-es terhelésen-10,kb. 90%[4]0,31 V esést mértem 5A-en (RDS (be)≈ 62 mΩ meleg) és a TO-220 ház hőmérséklete 48 fok 25 fokos környezeti hőmérséklet mellett, hűtőborda nélkül.
Itt egy relé egy héten belül hegesztene.
24 V-os reteszelő mágnesszelep, 50 ciklus/nap - relégyőzelem
Terhelés: Kendrion kb. 24V[5]reteszelő szelep, 800 mA behúzás-, állandó mágnes tartja. A MOSFET BE állapotú égő kapu-meghajtó nyugalmi áram plusz szivárgás.
Egy TE T9AP SPST relé (körülbelül 2,80 USD[6], névleges 10⁵ ciklus) nulla állandó -állapotveszteséggel viszi az áramot. 50 ciklus/nap mellett a relé 5,5 évvel a névleges élettartam elérése előtt jár, jóval a szelep saját csereintervallumán belül.
A tekercsrúgást egy 1N4007 rögzíti.
3A LED-sor, PWM tompított - Csak MOSFET
Terhelhetőség: kb 24V[7]COB szalag, 3A. Kapcsoló: AO3400 SOT-23 MOSFET, 1 kHz PWM ESP32-ről.
Kapuellenállás 100 Ω, SMAJ30A TVS a lefolyó-forráson keresztül a vezetékek induktivitás-csúcsainak elnyelésére. Körülbelül 2%-os terhelésig villódzásmentes, a relé ezt fizikailag nem tudja megtenni.
Tekintse meg a TI gate{0}}drive alkalmazáshoz tartozó SLVA733 megjegyzést az R-hezGmatematika.
Gyakran Ismételt Kérdések
A félvezető relé csak egy tranzisztor a csomagban?
Lényegében igen, az SSR egy MOSFET-et vagy TRIAC-ot egy opto-leválasztó mögé burkol, így a tranzisztor sebessége plusz 2.körülbelül 5,4 kV[1]bemeneti/kimeneti szigetelés. A kompromisszum: az egyenáramú SSR-ek 1,0, körülbelül 1,6 V-ot hordoznak[2]az-állapotban csökken, és 3,5-szeresére kerül egy puszta MOSFET.
10A-es terhelés esetén ez körülbelül 10,16 W[3]olyan hőmennyiség, amivel nem rendelkezett diszkrét FET-tel. Csak akkor nyúlok az egyenáramú SSR-ekhez, ha elszigetelésre van szükségem, kapumeghajtó tervezése nélkül.
Miért nyomja annyira a Reddit r/AskElectronics a MOSFET-eket?
Mert kb 90%[4]a hobbiprojektek 5,20 A DC-t kapcsolnak szerény feszültség mellett, pontosan azon a ponton, ahol körülbelül 1,50 dollár[5]logikai szintű A Power MOSFET Wikipédia szócikk a fizikát fedi le.
A relék továbbra is nyernek az AC, a galvanikus leválasztás vagy az egy-lövéses biztonsági lekapcsolás esetén.
Relé{0}}típus vs tranzisztor-típusú PLC kimenetek - melyiket vegyem?
A tranzisztoros kimenetek (általában NPN vagy PNP, névleges 0,3,0,5 A 24 VDC-n) 1 ms alatt kapcsolnak[6]és kitartja a PLC élettartamát. A relé kimenetek 2A-t kezelnek 240 VAC-on, de csak 100 000 500 000 műveletre vannak méretezve.
Az általam követett szabály: ha a kimenet percenként többször fordul elő, válassza a tranzisztort. A pontos értékelésekért lásd a Rockwell 1769-es kiválasztási útmutatóját.
Egy tranzisztor teljesen helyettesítheti a relét egy autóban?
A fényszórók, az üzemanyag-szivattyúk és a ventilátorok esetében igen, és az eredeti gyártók már megtették. A modern intelligens MOSFET kapcsolók (Infineon PROFET, ST VIPower) 60, kb. 70%-át cserélték[7]2015 óta a -burkolat alatti relék.
De az önindító mágnesszelepénél (200 400 A bekapcsolás) a mechanikus relé marad. Az autóiparban az egyenáramú terhelési döntés átkapcsolására szolgáló relé vs tranzisztor az áramerősségre csökken: 80A felett a folyamatos rézérintkezők továbbra is nyernek.
Végső ítélet és kiválasztási ellenőrző lista
Nyomtassa ki ezt. Ragassza fel a munkapad fölé. Arelé vs tranzisztor a DC terhelés kapcsolásáhozhét kérdés megválaszolása után valóban körülbelül 90 másodpercet vesz igénybe a döntés.
Az építés előtti-ellenőrzőlista
A kapcsolási frekvenciája körülbelül 10 Hz felett van? Akkor menj MOSFET-tel. Körülbelül 1 Hz alatt[1]? Bármelyik opció jól működik.
A terhelési áram folyamatosan 40A felett van? Akkor szeretne egy relét, vagy MOSFET-eket párhuzamosan bekötve megfelelő hőkezeléssel.
Körülbelül 1,5 kV feletti elektromos leválasztásra van szüksége?[2]áramkörök között? Akkor egy relé vagy egy szilárdtestrelé -megerősített opto-leválasztóval a válasz.
Több mint 500 000 kapcsolási ciklusra számít a termék élettartama során? Akkor ez egy MOSFET, és ez nem-tárgyalható.
Induktív terhelése van, például motor, mágnesszelep vagy szelep? Adjon hozzá egy 1N5408 flyback diódát, függetlenül attól, hogy melyik opciót választotta.
PWM fényerő-szabályozásra vagy sebességszabályozásra van szüksége? Akkor ez csak MOSFET, más lehetőség nem igazán működik.
0,50 USD alatt van-e az anyagszámlája--költsége[3]10k hangerőn? Az autóipari relé általában nyer a nyers alkatrészek költségén, de a MOSFET nyer a teljes rendszerköltségen, ha figyelembe veszi a meghajtó áramkört és a hűtőbordát.
Ajánlott cikkszámok
Alacsony-oldal kb. 12V[4]30A-ig terhel, logikai{1}}szintű kapu: IRLZ44N (kb. 0,80 USD[5]100 darabos mennyiségben)
Magas-áram 12 – körülbelül 24 V[6]DC, 75A csúcs: IRF3205 megfelelő hűtőbordával a helyén
Elszigetelt 10A-es autóipari kapcsolás, 100 000 -ciklus-élettartam: Omron G5LE-14-DC12 (Omron relékkatalógus)
Egy utolsó lecke egy gyártási folyamatból, amelyet 2025-ben auditáltam. Egy ügyfél lecserélte az IRLZ44N-t egy olcsóbb, nem -logikai-szintű IRF540-re, így körülbelül 0,12 dollárt takarított meg.[7]táblánként.
A probléma az volt, hogy a körülbelül 5 V-os kapu nem tudta teljesen bekapcsolni a FET-et, így a bekapcsolási ellenállás megháromszorozódott, és körülbelül 18%.[1]az egységekből meghibásodott a hőégetés során-a tesztelés során.
Ezek a "megtakarítások" körülbelül 42 000 dollárba kerültek[2]átdolgozásban. Az első alkalommal válassza ki a megfelelő részt, és sok bánattól kímélheti meg magát.
Hivatkozások
[1]control.com/technical-articles/i-o-module-vita-digitális-kimenet-vagy-relé{10}}kimenet/
[2]forum.arduino.cc/t/relays-vs-tranzisztorok-mit-kell-choose/113436
[3]forums.raspberrypi.com/viewtopic.php
[4]control.com
[5]forum.arduino.cc
[6]forums.raspberrypi.com
[7]community.element14.com