Relés de estado sólido: una descripción general básica

Aquí está el artículo sobre relés de estado sólido (SSR) que prometí en el último artículo que publiqué sobre relés mecánicos. Los SSR realizan las mismas funciones básicas que los relés mecánicos, pero aquí explicaré cómo funcionan internamente y por qué los elegirían sobre los mecánicos; y repasaré algunos términos.

Los SSR se componen de tres piezas principales: un sensor, un dispositivo de conmutación y un mecanismo de acoplamiento. Normalmente, se realiza un acoplamiento óptico para proporcionar aislamiento eléctrico entre los circuitos de control y de señal. La entrada enciende un LED interno que activa un diodo fotosensible. El diodo enciende un SCR, un tiristor o un MOSFET, permitiendo el flujo a los pines de salida.

Los SSR suelen ser más rápidos que los relés mecánicos porque no cuentan con partes móviles, por lo que el tiempo de liberación se reduce de forma considerable, el rebote de contacto no es un factor, duran más y no generan ruido acústico. Entre sus desventajas se pueden mencionar el tener una mayor resistencia de contacto que un relé mecánico y ser más vulnerables al daño de las corrientes de sobretensión. Si el dispositivo de conmutación interno se daña, el relé queda inutilizado.

Una pieza que suele confundir a las personas cuando miran los SSR son los tipos de salida. Estos son capaces de conmutar CC, CA o una combinación de las dos. Al conmutar CA hay múltiples opciones, tales como cruce por cero, control proporcional o asíncrono. Veamos las diferencias entre estos tipos.

Cruce por cero (‘síncrono’): Una vez que se aplica el voltaje de control, el relé no se activará hasta que el voltaje de carga cruce por cero voltios. La imagen a continuación muestra el voltaje de control de CC que se envía a la entrada, pero el voltaje de carga de CA no se transmite a través de la salida hasta la línea 1, que es la primera vez que la onda sinusoidal cruza por cero voltios. La carga no se vuelve a apagar hasta que el seno cruza por cero por primera vez después de que el voltaje de control se apaga (la línea 1 marca el punto de encendido y la línea 2 marca el de apagado).

Figura 1: Relé de cruce por cero (fuente de la imagen: Digi-Key Electronics).

Control proporcional: En este caso, la potencia proporcionada a la carga es directamente proporcional a la señal de control analógica proporcionada a la entrada. La señal de control puede tomar varias formas diferentes, como 0-5 V_CC, 4-20 mA y 0-10 V_CC. Estas salidas de señal variable se encuentran normalmente en aplicaciones de iluminación o de calefacción.

Asíncrono (‘instantáneo’ o ‘encendido aleatorio’): La salida de estos relés se enciende tan pronto como se aplica voltaje a la entrada, y se apaga tan pronto como se elimina el voltaje y la onda sinusoidal llega a cero.

Para obtener más información sobre los relés electromecánicos o los relés en general, eche un vistazo a este artículo del blog, Relés mecánicos: una descripción general básica, o vea el video a continuación.