Твердотельное оптоэлектронное реле. Принцип работы

Твердотельное оптоэлектронное реле - это электронный компонент, который служит для коммутации электронных цепей и обеспечивает электрическую изоляцию между цепями контроля, преимущественно силовыми. Во всех твердотельных оптоэлектронных реле коммутация цепей нагрузки осуществляется бесконтактно за счет управления встроенными полупроводниковыми элементами. Это дает ряд преимуществ перед обычными электромагнитными реле. Структура твердотельного реле выглядит так. Исходным входным элементом оптореле является светодиод входной оптопары. Далее следует оптическая развязка, фотогальваническая коммутация, переключающая цепь, выходной ключ с защитой. Управляющая цепь содержит светодиод, преобразующий протекающий через него ток в инфракрасное излучение. Инфракрасный свет, проходя в корпусе некоторое расстояние, попадает на матрицу фотогальванических ячеек, затем преобразует падающий на нее свет в напряжение, которое, в свою очередь, управляет элементом, замыкающим выходной ключ. Если ток в начале цепи не протекает, формирование напряжения отсутствует и выходной ключ размыкает цепь коммутации. В оптореле переменного тока на выходе используется симистор. Его особенностью является то, что размыкание выходного ключа происходит в момент, когда напряжение в коммутируемой цепи проходит через ноль. В оптореле постоянного тока в качестве выходного ключа используется биполярный или МОП-транзистор. В универсальных оптореле в качестве ключа используется пара МОП или IGBT- транзисторов, соединенных истоками. Для надежной защиты твердотельных оптореле необходимо наличие электрической защиты от перенапряжений. Существуют два основных варианта защиты от перенапряжений: механизм фиксации напряжения стабилитронами и варисторами; механизм шунтирования цепей с помощью комбинации силового элемента со стабилитроном в цепи управления силовым элементом. Общеизвестный способ защиты при коммутации индуктивной нагрузки в цепи постоянного тока - шунтирование индуктивности защитным диодом. При работе реле постоянного тока на индуктивную нагрузку опасность представляет напряжение самоиндукции при разрыве цепи нагрузки. Шунтирование индуктивной нагрузки диодом допустимо только при относительно небольших значениях энергии, запасенной в нагрузке. Отличительной особенностью оптореле являются высокие токи нагрузки в сочетании с малым сопротивлением замкнутого контакта, что обеспечивает приемлемые значения падения напряжения на самом контакте.