¿Cómo funciona un Relé de Estado Sólido?

El componente principal de un relé es un triac, un componente electrónico que a su vez está basado en los tiristores. Ambos elementos son ampliamente empleados en la electrónica de potencia.

Un tiristor presenta un comportamiento similar a un diodo, dado que únicamente deja pasar la corriente en un sentido. Sin embargo, de forma similar a un transistor MOSFET, el estado de conducción está controlado por un terminal Gate.

De forma resumida, un tiristor:

Empieza a conducir cuando el Gate se pone en tensión y la señal es positiva.
Permanece conduciendo aunque retiremos la tensión de Gate (enclavamiento).
Deja de conducir cuando la señal pasa por cero (zero-crossing) y el Gate está desactivado.
Para poder aprovechar este comportamiento con corriente alterna se dispone de los triac que, en esencia, son dos tiristores en sentido contrario compartiendo un terminal Gate común.

El comportamiento es similar a un tiristor, salvo que en un triac la conducción puede producirse tanto en el semiperiodo positivo como en el negativo de la señal alterna.

El enclavamiento, es decir, el hecho de que tiristores y triacs conducen aunque se retire la tensión de Gate, manteniéndose hasta que la señal pasa por cero, tiene importantes consecuencias cuando manejamos cargas de corriente alterna.

La primera es que el tiempo de activación es muy rápido, ya que únicamente está condicionado por el tiempo de activación del SRR, que es del orden de us.

Sin embargo, la desactivación depende del estado en que se encuentre la señal alterna y puede ser tan largo como 1/(2*f(Hz)), un semiperiodo. En el caso de corriente alterna a 50Hz, el tiempo puede ser de hasta 10ms

Otra consecuencia es la imposibilidad de poder regular una carga alterna mediante un PWM. El motivo es que los disparos de la señal PWM no están sincronizados con la corriente alterna, activando el SSR en distintos puntos de la señal alterna.

Dado que el triac conduce hasta el paso por cero, cada semi periodo la carga está recibiendo una energía diferente, lo que produce que en lugar de regular la cargas provoquemos un parpadeo aleatorio.

Pare generar un regulador para cargas de corriente alterna (un dimmer) debemos añadir un integrado de detección de paso por cero, para sincronizar la señal de control del disparo del SSR, con la señal alterna.

Finalmente, remarcar que en los relés de estado sólido los triacs siempre se encuentran optoacoplados, para conseguir un aislamiento galvánico de la etapa secundaria de alta potencia, de la etapa primaria control de electrónica baja potencia.

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¿Qué es un Relé de Estado Sólido?

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