SSR vs Optokoppler mit TRIAC-Ausgang

Ich habe ein System zum Ein- und Ausschalten von 24-VAC-Magneten entworfen (und jetzt größtenteils implementiert). Um dies zu erreichen, habe ich Optokoppler mit TRIAC-Ausgang ( Sharp PR26MF1xNSZ-Serie ) verwendet. Das Datenblatt für dieses Gerät beschreibt es als "Solid State Relay", "eine Integration einer Infrarot-Emissionsdiode (IRED), eines Phototriac-Detektors und eines Hauptausgangs-Triac".

Mein Interesse an solchen Dingen hat mich veranlasst, mich nach anderen Optionen für diesen Teil umzusehen. Ich bin auf die Angebote von Vishay Semiconductor für ähnliche Teile gestoßen, und Vishay unterteilt diesen Komponententyp in zwei verschiedene Kategorien: Halbleiterrelais und Optokoppler mit TRIAC-Ausgang.

Ich habe in Vishays Datenblättern nach zwei repräsentativen Geräten gesucht und festgestellt, dass der Optokoppler dem Sharp-Teil ziemlich ähnlich zu sein scheint, der Solid-State-Relay-Teil jedoch keinen TRIAC für die Ausgabe verwendet. Stattdessen scheint es ein Paar MOSFETs als Ausgangsstufe zu verwenden.

Was sind die Vor- und Nachteile dieser beiden unterschiedlichen Arten von Teilen? Was wäre der Vorteil der Verwendung von MOSFETs als Ausgangsstufe anstelle eines TRIAC? Gibt es einen echten Unterschied zwischen "Halbleiterrelais" und "Optokoppler mit TRIAC-Ausgang" oder wird "Halbleiterrelais" für jedes Gerät verwendet, das zum Schalten von Wechselstrom oder Gleichstrom verwendet werden kann?

Das SSR ist ein Niederspannungs-Gleichstromgerät, kann jedoch auch für Niederspannungs-Wechselstrom verwendet werden, während das Triac-Gerät nur für Wechselstrom verwendet wird, typischerweise für Netzspannung.

Ein Triac hat eine PNPNStruktur, was bedeutet, dass immer ein Spannungsabfall über ihm auftritt, während FETs Widerstandsvorrichtungen sind , und für diese wird ein angegeben, in diesem Fall maximal 0,25 Ω .$R_{ON}$$\Omega$
Der Spannungsabfall über dem Triac macht Opto-Triacs für niedrige Spannungen weniger praktisch, wo sie möglicherweise zu viel von der verfügbaren Spannung abfallen. Zum Beispiel bedeutet ein Abfall von 3 V bei einer 24-V-Versorgung, dass Sie 13% verlieren. Es sieht also so aus, als wäre in Ihrem Fall die "SSR" die bessere Wahl. Sie müssen sich jedoch den maximalen Strom ansehen. Das Datenblatt sagt 2A, aber im Diagramm Absolute Maximum Ratings wird 1A angezeigt. Ich vermute, dass dies als normalisierter Wert gelesen werden sollte und dass das tatsächliche Maximum tatsächlich 2A beträgt, um bei höheren Temperaturen herabgesetzt zu werden.

Es gibt genug interessante Dinge, die nicht gesagt wurden, dass eine andere Antwort nützlich sein könnte.
Dies fügt nicht nur neues Material hinzu, sondern überlappt auch verschiedene andere, um die Gesamtvollständigkeit zu verbessern.

• TRIAC ist ein Wechselstromschalter, außer in besonderen Fällen.

• Das Einschalten erfolgt, wenn das Opto über dem Aktivierungspegel betrieben wird. Wenn das Opto ausgeschaltet ist und der TRIAC-Laststrom über dem Haltestrom liegt, bleibt der TRIAC bis zum nächsten Nulldurchgang des Lastsignals eingeschaltet.

  Wenn das Opto auf dem TRIAC verbleibt, wird es bei nachfolgenden Nulldurchgängen erneut gezündet, bis das Opto ausgeschaltet wird.

• Haltestrom : Wenn der Laststrom unter dem minimalen "Haltestrom" liegt, wird der TRIAC ausgeschaltet, sobald das Opto ausgeschaltet wird. Hier (Seite 5) beträgt der Haltestrom max. 25 mA. Wenn der Laststrom über 25 mA liegt, bleibt der TRIAc bis zum nächsten Nulldurchgang bestehen, wenn das Opto ausgeschaltet ist. Da sie schlampig waren und keine Mindest- oder Typwerte für den Haltestrom angegeben haben, können Sie zu Strömen unter 25 mA nur sagen, dass der TRIAC möglicherweise eingeschaltet bleibt, wenn das Opto ausgeschaltet wird. Dieser Parameter kann beim Schalten leichter Lasten von erheblicher Bedeutung sein.

  Bei etwa 5 mA denken Sie vielleicht , dass der TRIAC ein Nulldurchgangsschalter ist, aber möglicherweise nicht. Oder bei 10 mA. Wenn Sie z. B. eine induktive Last bei 230 VAC oder etwa 300 Vpeak schalten, beträgt die Lastleistung bei Vpeak augenblicklich etwa 3 Watt. Wenn das Opto bei Vpeak mit einer induktiven Last ausgeschaltet wird, muss möglicherweise eine nennenswerte Energiemenge abgeführt oder gesteuert werden. In solchen Fällen muss das Snubber-Design möglicherweise trotz der Nulldurchgangsaspekte berücksichtigt werden.

• Der FET-SSR verfügt über 2 x FETs, die für Wechselstrom "Rücken an Rücken" angeschlossen sind. Bei Gleichstrom können die beiden FETs parallel geschaltet werden, wodurch sich die Nennstromstärke von 1 A auf 2 A verdoppelt.

• Der TRIAC SSR schaltet in max. 100 ns ein. Das FET-SSR ist beim Betrieb und bei der Freigabe etwa 5-mal langsamer und asymmetrisch.

• Der TRIAC SSR hat eine maximale LED-Anforderung von 5 mA / 10 mA (2 Klassen). In ihrer Beispielschaltung treiben sie es mit dem doppelten Wert an. Der FET SSR hat eine maximale Einschaltdauer von 2 mA, eine typische Einschaltdauer von 0,5 mA und einen Ausschaltstrom von mindestens 50 uA !!!.

  Wenn der Optostrom reduziert wird, kann ein TRIAC SSR "einfach aufhören zu feuern". Ein FET-SSR neigt dazu, sich elegant zu verschlechtern. Beachten Sie jedoch, dass ein niedriger FET-Antrieb möglicherweise zu einer höheren als der beabsichtigten IC-Verlustleistung führt.

• Das TRIAC SSR spezifiziert eine Anstiegsrate der Ausgangsspannung im ausgeschalteten Zustand von 100 V / uS min. In Anstiegszeiten darüber kann der TRIAC beschließen, "ganz von selbst" einzuschalten. "Das kann peinlich sein".

  Das FET-SSR hat diese Grenze normalerweise nicht - aber es ist "wahrscheinlich nicht klug", den Ausgang mit einer zu schnellen Anstiegszeit zu treffen. Der TRIAC bleibt nach dem Einschalten eingeschaltet. Wenn es einem gelingt, den FET einzuschalten, wird er wahrscheinlich kurz danach wieder ausgeschaltet. Dies kann eine gute Sache sein oder auch nicht.

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TRIACs und SCRs haben eine signifikante Einschaltspannung, etwas mehr als einen Diodenabfall. MOSFETs können sich so einschalten, dass der Spannungsabfall über ihnen viel geringer ist. Auf der anderen Seite wird die Steuer- und Ansteuerschaltung komplizierter sein.

Bei Niederspannungsanwendungen kann der Spannungsabfall erheblich sein. Für Hochspannungsanwendungen machen die wenigen 100 mV über den SCR oder TRIAC einen kleinen Bruchteil der Gesamtmenge aus und spielen daher keine große Rolle. Der einfachere Antrieb und die höhere Spannungstoleranz des bipolaren gegenüber dem FET-Aufbau werden dann vorteilhaft.