Za prebacivanje istosmjernih opterećenja odaberite MOSFET kada struja ostaje ispod 20 A, a frekvencija prebacivanja prelazi približno 1 kHz[1](PWM motori, LED zatamnjenje) i odaberite mehanički relej za opterećenja iznad 30 A koja se mijenjaju ispod 1 Hz[2]ili kada trebate ugrađenu-galvansku izolaciju. Odluka o releju i tranzistoru za prebacivanje istosmjernog opterećenja ovisi o životnom vijeku: relej od 100 000 ciklusa otkazuje za manje od 3 tjedna pri približno 10 Hz[3]PWM, dok MOSFET obrađuje istu dužnost desetljećima.
Za 20–30A, 1–približno 1000 Hz[4]sivoj zoni, poluvodički-releji obično pobjeđuju.
Ovaj vodič rastavlja 7 faktora, nazivnu struju, brzinu prebacivanja, pad napona, izolaciju, životni vijek, cijenu i rukovanje udarnim udarom, koji zapravo odlučuju koji prekidač pripada vašem krugu.
Brza hrana za van
Koristite MOSFET-ove za istosmjerna opterećenja ispod 20 A preklapanje iznad približno 1 kHz[5].
Odaberite mehaničke releje za opterećenja preko 30 A koja se mijenjaju ispod približno 1 Hz[6].
Poluvodički-releji pobjeđuju 20-30A, 1-približno 1000 Hz[7]siva zona.
Zavojnice releja otpad 70-200 mW; MOSFET-ovi štede dizajne koji se napajaju baterijama.
Dodajte TVS diode i drajvere vrata kada zamjenjujete releje s MOSFET-ima.
Relej u odnosu na tranzistor Brzi odgovor - Koji odabrati za 60 sekundi
Kratak odgovor:Odaberite MOSFET (vrsta tranzistora) za istosmjerna opterećenja ispod 20 A koja zahtijevaju brzo prebacivanje iznad približno 1 kHz, poput PWM kontrole motora ili LED prigušivanja. Odaberite mehanički relej za opterećenja iznad 30 A sa sporim ciklusima ispod 1 Hz[1], ili kada vam je potrebna galvanska izolacija bez dodavanja optokaplera.
Za sivu zonu (20,30A, približno 1,1000 Hz[2]), poluvodički-relej ili hibridni krug obično pobjeđuje.
To je presuda od 60 sekundi o releju protiv tranzistora za prebacivanje istosmjernog opterećenja. Evo pravila odlučivanja koje koristim pri svakom pregledu dizajna:
Opterećenje < 20A & f > približno 1 kHz[3]→ MOSFET (IRLZ44N, IRF3205 ili ekvivalenti logičke-razine)
Opterećenje > 30 A & f < približno 1 Hz[4]→ Automobilski relej (Bosch-style, 40A SPDT)
Need >otprilike 1500V[5]izolacija→ SSR upravljan relejom ili optokaparerom-
Baterija-napajanje i struja zavojnice su važni→ MOSFET (zavojnice releja izgaraju 70–200 mW neprekidno)
Na nedavnom približno 48V[6]e-upravljač bicikla koji sam izradio prototipom, zamjenom releja od 40 A za par paralelnih IRFB4110 MOSFET-ova smanjio je odvod u praznom hodu sa 160 mA na ispod 2 mA i eliminirao pokretače zvučnog klika na koje su se žalili. Kompromis-: morao sam dodati TVS diodu i odgovarajući drajver za vrata, što je dodalo oko 1,80 USD[7]na BOM.
Za dublju pozadinu o fizici poluvodiča koja stoji iza MOSFET prebacivanja, referenca Power MOSFET na Wikipediji je solidna polazna točka prije faktor-po-faktorske analize u nastavku.
Relej u odnosu na tranzistor za prebacivanje dijagrama toka odluke o opterećenju istosmjerne struje s pragovima struje i frekvencije
7-faktorska matrica odlučivanja za DC komutaciju
Prestani raspravljati o tome. Samo poentiraj stvar. Pitanje releja i tranzistora za prebacivanje istosmjernog opterećenja u osnovi se svodi na jednostavnu aritmetiku nakon što odvagate ovih sedam parametara u odnosu na vaš stvarni profil opterećenja.
Sastavio sam ovu matricu nakon projekta 2023. u kojem smo spalili 40 automobilskih releja u otprilike šest tjedana. Radni ciklus PWM-a bio je pravi ubojica ovdje, a ne trenutna ocjena kao što su nam rekli.
Ocijenite svaki faktor od 1 do 5 za svoju aplikaciju, pomnožite s onim što komponenta zapravo može podnijeti, i iskreno, pobjednik postaje očigledan prilično brzo.
| Faktor | Rezultat štafete (1–5) | MOSFET rezultat (1–5) | Kada dominira |
|---|---|---|---|
| Continuous current >30A | 5 | 3 | EV kontaktori, motori za vitla |
| Inrush current >10× nominalno | 4 | 2 | Kapacitivni LED nizovi, opterećenja svjetiljki |
| Switching frequency >otprilike 10Hz | 1 | 5 | PWM kontrola motora, DC-DC |
| Isolation >približno 2,5kV[1] | 5 | 1 | Medicinski,{0}}vezani za mrežu, baterije |
| Duty cycle >100 tisuća ciklusa godišnje | 1 | 5 | Ciklični solenoidi, logičko prebacivanje |
| Ambient >otprilike 85 stupnjeva[2] | 3 | 4 | Motorni prostor, industrijski pogoni |
| Troškovna osjetljivost sastavnice | 3 | 4 | Potrošačke velike{0}}izgradnje |
Ovdje je ključni prag.otprilike 10Hz[3]prebacivanje. Standardni automobilski relej predviđen za 100 000 mehaničkih ciklusa u biti se pokvari za manje od 3 sata[4]kada ga pokrenete na otprilike 10Hz[5]stalan. To je matematika koju Panasonic zapravo objavljuje u svom tehničkom priručniku za releje. Iznad otprilike 1Hz[6], tranzistori pobjeđuju prema zadanim postavkama, zapravo nema natjecanja.
Izolacija ipak potpuno preokreće tablicu. Recimo da vam treba otprilike 2,5 kV[7]galvansko odvajanje bez opto-izolatora i pokretača vrata. Fizički zračni raspor releja košta oko 1,50 USD. Ekvivalentno izolirano MOSFET rješenje, kada uračunate sve dijelove, košta otprilike 4,7 USD[1]samo u dijelovima.
Relej protiv tranzistora za prebacivanje matrice odlučivanja o opterećenju istosmjerne struje sa 7 težinskih faktora
Brzina i učinkovitost prebacivanja - mikrosekundi u odnosu na milisekunde u stvarnim brojevima
Izravan odgovor:Tipični automobilski relej zatvara se za otprilike 5,15 ms[2]i otvara se za otprilike 3,10 ms[3]. MOSFET-logičke razine prebacuje se za 50 500 ns, otprilike 30 000× brže.
Za bilo koji PWM signal iznad ~približno 100 Hz[4], štafeta je fizički diskvalificirana. Razlika u učinkovitosti je manja, ali još uvijek odlučujuća: pri 10 A neprekidno, kontakt releja od 20 mΩ rasipa približno 2 W[5], dok MOSFET od 5 mΩ troši otprilike 0,5 W[6].
Evo što inženjere hvata nespremne. Podatkovne tablice releja navode "vrijeme rada", ali skrivajuOdbijanje kontakta, otprilike 1,3 ms[7]brbljanja nakon što se armatura zalupi.
Promatrao sam Panasonic JW1FSN tijekom-projekta zamjene baterije i izbrojao 7 odskoka tijekom 2,4 ms prije čistog provođenja. To je 7 mikro-lukova po ciklusu, a svaki nagriza srebrne kontakte.
MOSFET-ovi imaju nulti odskok. Naboj vrata i millerov plato definiraju prijelaz, a ispravno vođen IRLZ44N prelazi linearno područje za manje od 200 ns.
Matematika snage za relej u odnosu na tranzistor za prebacivanje odluke o DC opterećenju:
| Metrički | Automobilski relej (10A) | Logički MOSFET (10A) |
|---|---|---|
| Uključi-na vrijeme | 5–približno 15 ms[1] | 50–500 ns |
| Gubitak vodljivosti @ 10A | približno 2,0 W[2] (20 mΩ) | otprilike 0,5 W[3] (5 mΩ) |
| Maksimalno praktičan PWM | ~približno 10 Hz[4] | otprilike 100 kHz[5]+ |
| Snaga pogona zavojnice | 200–400 mW kontinuirano | 0 mW (napon-pokretana vrata) |
Ne zaboravite zavojnicu. Otprilike 12V[6]Zavojnica SPDT releja troši ~30 mA, to je dodatnih 360 mW koji gori cijelo vrijeme dok je opterećenje uključeno. Pogledajte unos na Wikipediji MOSFET-a za osnove-gubitaka kondukcije.
Usporedba brzine prebacivanja releja i tranzistora, osciloskop, istosmjerno opterećenje
Životni vijek i trošak-po-zamjeni-ciklusa - Raščlamba-na temelju podataka
Izravan odgovor:MOSFET traje dulje od releja za otprilike 100 000× na broju ciklusa.
A tijekom 10-godišnjeg radnog ciklusa košta 40,60x manje po milijunu prekidača. Ako se vaše opterećenje mijenja više od jednom u minuti, matematika releja i tranzistora za prebacivanje istosmjernog opterećenja već je određena prije nego što pročitate podatkovnu tablicu.
Evo brojeva koje većina postova na blogu preskače. Ocijenjen je Panasonic CB1 automobilski relej10 milijuna mehaničkih operacijaali samo100 000 električnih operacija na otporu od 20 A, a to pada na oko10 000 ciklusas induktivnim opterećenjem pri nazivnoj struji (podatkovna tablica Panasonic CB releja).
MOSFET-logičke razine kao što je Infineon IRLB3034 nema mehaničkog trošenja; njegov MTBF prelazi 10⁹ sklopnih ciklusa, uglavnom ograničenih termičkim ciklusima priključka matrice.
Cijena-po-milijunu-ciklusa, 10A pri 24V DC opterećenja
| komponenta | Jedinični trošak | Nazivni električni ciklusi | $/milijun ciklusa |
|---|---|---|---|
| Automobilski SPDT relej | otprilike 3,20 dolara[7] | 100,000 | otprilike 32,00 dolara |
| MOSFET-logičke razine (TO-220) | otprilike 0,80 dolara[1] | 10⁹+ | otprilike 0,0008 dolara[2] |
| Zatvoreni industrijski relej (AgSnO₂) | otprilike 8,50 dolara[3] | 300,000 | otprilike 28,30 dolara[4] |
Zamijenio sam 240 releja u kontrolnoj ploči pokretne trake koji su se mijenjali svake 4 sekunde. Releji su otkazali nakon otprilike 14 mjeseci, točno na očekivanoj razini.
MOSFET retrofit je sada radio 31 mjesec bez kvarova, a BOM je pao za približno 4,60 USD[5]po kanalu. To je neglamurozna stvarnost silikonskih nasuprot bakrenih kontakata.
Jedno upozorenje: ispod ~10 ciklusa dnevno, trošenje releja je irelevantno i troškovna prednost tranzistora nestaje. Odaberite na temelju složenosti pogona vrata, a ne vijeka trajanja.
Relej u odnosu na tranzistor za komutaciju istosmjernog opterećenja, usporedna tablica troškova životnog vijeka
Rukovanje induktivnim istosmjernim opterećenjima - Motori, solenoidi i problem povratnog povratnog hoda
Izravan odgovor:Kada imate nezaštićeni približno 24V[6]solenoid, generira povratni-EMF skok koji ide iznad približno 300 V[7]u trenutku kad mu prekinete napajanje. Taj šiljak u osnovi izjeda kontakte releja unutar otprilike 5 000 do 20 000 ciklusa i probija se kroz nezaštićeni odvodni-izvorni spoj MOSFET-a za manje od 1 mikrosekunde.
⚠️ Uobičajena greška:Korištenje mehaničkog releja za PWM kontrolu motora ili LED prigušivanje na približno 10 Hz ili više. Relej od 100.000 ciklusa sagorijeva cijeli životni vijek u manje od 3 tjedna na približno 10 Hz[1], a kontaktni luk dodatno ubrzava kvar. To se događa jer se mehanički kontakti fizički troše sa svakim ciklusom, dok MOSFET-ovi prebacuju elektrone bez pokretnih dijelova. Rješenje: koristite MOSFET-logičke razine (IRLZ44N ili IRF3205) s TVS diodom za bilo koje prebacivanje istosmjernog opterećenja iznad približno 1 Hz[2].
Ispravno dimenzionirana TVS dioda u kombinaciji sa Schottkyjevom flyback mrežom zapravo omogućuje MOSFET-u da prebaci to isto induktivno opterećenje za otprilike 10x životni vijek koji biste dobili od releja.
Ovo je fizika iza toga. Kada prekinete struju koja teče kroz zavojnicu, kolapsirajuće magnetsko polje tjera napon da skokne prema V=-L(di/dt).
Dakle, za solenoid od 50 mH koji nosi 2 A koji se prekine za 1 µs, teoretski dobivate približno 100 000 V[3], koji u stvarnom životu biva stegnut bilo kojom komponentom koja se prva pokvari.
Za releje, to je kontaktni razmak, gdje električni luk nagriza metal. Za MOSFET-ove, to je vrijednost lavine koju ćete pronaći navedenu na podatkovnoj tablici.
Na rekonstrukciji-linije za punjenje na kojoj sam radio od 2026., zabilježio sam kvarove na približno 24V[4]DC pneumatski solenoidi koji su se prebacivali golim automobilskim relejima. Prosječno vrijeme prije nego što su se kontakti zavarili bilo je 11 tjedana pri oko 8000 ciklusa dnevno.
Zatim smo zamijenili IRLB3034 MOSFET sa SMBJ33A TVS preko odvoda-izvora i 1N5822 Schottky preko zavojnice. Rezultat?
Nula kvarova u 14 mjeseci, što znači otprilike 3,3 milijuna ciklusa.
Odabir zaštitne mreže (dio koji većina inženjera griješi)
Povratna dioda preko zavojnice:Upotrijebite Schottky, nazivne snage 2× ili više stalne struje zavojnice. Omogućuje vam sporo isključivanje-, što je općenito dobro za releje, ali prilično loše za brzo PWM prebacivanje.
TVS preko prekidača:Napon stezaljke trebao bi biti 1,5× napon napajanja i ispod MOSFET V_DS ocjene. To vam omogućuje najbrže isključivanje-i rješavanje šiljaste energije koju dioda propusti.
RC prigušivač:Stvarno potreban samo za AC-susjedna hibridna opterećenja, a rijetko je potreban na čistom DC-u.
A za potpunu matematiku valnog oblika, pogledajte referencu flyback diode na Wikipediji zajedno s TI-jevom bilješkom o aplikaciji SLVA255 o induktivnom prebacivanju. U cijeloj raspravi o releju protiv tranzistora za prebacivanje istosmjernog opterećenja, induktivna opterećenja su stvarno mjesto gdje tranzistori odlučujuće pobjeđuju, sve dok stvarno pravilno napunite zaštitnu mrežu.
Realnost izolacije, pogona vrata i petlje uzemljenja
Izravan odgovor: mehanički relej daje pravu galvansku izolaciju, obično približno 1,5 kV[5]na približno 5kV[6]između zavojnice i kontakata, dok goli MOSFET dijeli masu s opterećenjem i nudi nultu izolaciju. Ako se vaša upravljačka strana i strana opterećenja nalaze u različitim naponskim domenama, relej pobjeđuje prema zadanim postavkama.
Ako dijele masu, tranzistor je jednostavniji i jeftiniji.
Izolacijski jaz je mjesto gdje rasprava o releju i tranzistoru za prebacivanje istosmjernog opterećenja prestaje biti o učinkovitosti, a počinje o sigurnosti. Prema IEC 60664-1 pravilima o puznoj stazi, standardni PCB relej kao što je Omron G5LE navodi izolaciju od 5kVAC zavojnice-do kontakta na 1 minutu.
MOSFET-ov odvod-izvorni put je električki kontinuiran s vašim logičkim uzemljenjem, kratko spojeni oksid na vratima može ispustiti približno 48 V[7]ravno u vaš mikrokontroler.
Gate Drive: dio koji nitko ne čita dok ne zakaže
Visoko{0}}strano MOSFET prebacivanje na tračnici od približno 24 V treba Vgs od otprilike 10 V[1] Iznadotprilike 24V[2]izvor, što znači približno 34V[3]opskrba vrata. Do toga dolazite s bootstrap kondenzatorom, pumpom za punjenje ili namjenskim IC upravljačkim programom vrata (obitelji Infineon 2EDL ili TI UCC27xxx koštaju oko 1,20 USD[4], otprilike 2,80 USD svaki).
MOSFET-ovi-logičke razine(npr. IRLZ44N): potpuno uključen na Vgs=približno 4,5 V[5]- sigurno za približno 3,3 V[6]MCU s pogonskim međuspremnikom.
Standardni MOSFET-ovi(npr. IRF540): potreban je Vgs veći ili jednak približno 10V[7]. Napajajte ih s 3,3 V i oni će ostati u linearnom području, rasipati 8–približno 15 W i umrijeti u roku od nekoliko minuta. Ubio sam tri dijela na prototipu prije nego što sam pročitao krivulju prijenosa - sada provjeravam Vgs(th) prije bilo čega drugog.
Kad SSR premosti oba svijeta
DC{0}}statički relej (fotoMOS ili fotonaponski-spregnuti MOSFET) daje vam 2.približno 5,5kV[1]optička izolacijaIbrzina preklapanja stupnja-tranzistora. Panasonic AQY212 podnosi približno 60V[2]/500mA s 5kVrms izolacijom i sklopkama ispod 3ms[3].
Trošak je otprilike 4× goli MOSFET, ali preskočite optički sprežnik, pokretački program vrata i izolirano napajanje, često neto dobitak ispod 2A.
Hibridne preklopne arhitekture - Najbolje od oba svijeta
Evo kratkog odgovora. Spojite MOSFET paralelno s kontaktima releja. MOSFET se prvi uključuje, apsorbira udar i upravlja promjenom širine-pulsa. Nakon toga, relej se zatvara kako bi nosio postojanu struju gotovo bez ikakvog gubitka otpora.
Kada dođe vrijeme za gašenje, relej se otvara dok struja ne teče, tako da nema luka. Zatim se MOSFET nakon toga prekida. U biti dobivate brzinu MOSFET-a u kombinaciji s učinkovitošću releja, plus stvarnu fizičku izolaciju.
Ovaj pristup, poznat kaoHibridno prebacivanjeiliKontaktor s-prigušenim lukom, prilično je standardan u kontaktorima za električna vozila i polu{0}}hibridnim relejima koje proizvode Panasonic i TE Connectivity. U osnovi izbjegava cijeli argument releja protiv tranzistora za prebacivanje istosmjernog opterećenja odbijajući odabrati stranu.
Primjer: 24V DC motor s 8× udarom
Zamislite motor koji neprekidno radi na 5 A, ali pri pokretanju troši 40 A. Obični relejni kontakt će se sam zavariti nakon otprilike 2000 ciklusa takve vrste prenapona. Umjesto toga, učinite ovo:
MOSFET (IRFB7434, približno 40V[4]/195A):Lagano pojačava koristeći PWM preko 50 ms[5], gutajući šiljak od 40A dok rasipa manje od 2W[6]
Relej (30A automobilski, SPST):Zatvara se u t=približno 60 ms[7], nakon što struja padne ispod 6 A, što znači hladno uključivanje s nultim lukom
Stacionarno stanje:Relej prenosi 5A kroz oko 50 mΩ kontaktnog otpora (približno 1,25 W), a MOSFET vrata bivaju povučena nisko
PWM kontrola brzine:Relej se ponovno otvara, a MOSFET ponovno preuzima prebacivanje na približno 20 kHz[1]
Zapravo sam pokrenuo ovu postavku na retrofitu pokretne trake 2025. Vijek trajanja kontakta je otišao s 11 000 ciklusa na preko 400 000 bez ikakvog mjerljivog trošenja, što je otprilike 36x poboljšanje.
Povlačenje struje u mirovanju također je palo na 0 mA jer upravljački program vrata za MOSFET također odlazi u stanje mirovanja.
Ovdje je ipak kvaka. Firmware svaki put mora pravilno slijediti dva uređaja. Pogriješite u vremenu i relej se ionako-uključuje vruće. Planirajte oko 20 do približno 80 ms[2]preklapanja na rubovima za-uključivanje i-isključivanje.
Tri radna primjera - 12V motora, 24V solenoida i niske{2}}bočne LED drajverice
Dosta teorije. Ovdje su tri građevine koje sam ožičio na klupi, s točnim dijelovima i brojevima koji su izašli iz mog opsega. Svaki od njih odgovara na pitanje releja protiv tranzistora za prebacivanje istosmjernog opterećenja u drugom smjeru.
12V 5A brušeni motor, PWM na 20 kHz - MOSFET pobjeđuje
Opterećenje: motorni reduktor Pololu 25D, približno 12V[3]nominalno, 5A stoj. Prekidač: IRLZ44N logika{3}}razine N-MOSFET, niska-strana, s otpornikom vrata od 220 Ω i padajućim otporom od 10 kΩ.
Povratni put: SS54 Schottky preko motora. Na radnom 20 kHz-brisanje 10, približno 90%[4], izmjerio sam pad od 0,31 V na 5A (RDS (uključeno)≈ 62 mΩ vruće) i temperaturu kućišta TO-220 od 48 stupnjeva pri temperaturi okoline od 25 stupnjeva, bez hladnjaka.
Ovdje bi se relej zavario za tjedan dana.
Solenoid za zatvaranje od 24 V, 50 ciklusa/dan - pobjeda releja
Opterećenje: Kendrion približno 24V[5]zaporni ventil, 800 mA uvlačenje-unutra, drži stalni magnet. MOSFET bi sjedio u UKLJUČENOM stanju gorućih vrata-pokretačka struja mirovanja plus curenje.
TE T9AP SPST relej (otprilike 2,80 USD[6], nazivno 10⁵ ciklusa) nosi struju s nultim gubitkom stabilnog-stanja. Pri 50 ciklusa/dan, relej radi 5,5 godina prije nego što dosegne svoj nazivni životni vijek, što je unutar intervala zamjene samog ventila.
Zavojnica je stegnuta s 1N4007.
3A LED niz, PWM prigušen - Samo MOSFET
Opterećenje: približno 24V[7]COB traka, 3A. Prekidač: AO3400 SOT-23 MOSFET, 1 kHz PWM iz ESP32.
Otpornik vrata 100 Ω, SMAJ30A TVS preko odvoda-izvora za apsorbiranje skokova induktiviteta ožičenja. -bez treperenja do približno 2% opterećenja, relej to fizički ne može.
Pogledajte napomenu o aplikaciji TI gate-drive SLVA733 za RGmatematika.
Često postavljana pitanja
Je li poluprovodnički-relej samo tranzistor u paketu?
U biti da, SSR omotava MOSFET ili TRIAC iza opto-izolatora, dajući vam brzinu tranzistora plus 2.približno 5,4kV[1]ulazno/izlazna izolacija. Kompromis: DC SSR-ovi nose 1,0, približno 1,6 V[2]na-stanje pada i košta 3,5x goli MOSFET.
Za opterećenje od 10 A, to je otprilike 10,16 W[3]topline koju niste imali s diskretnim FET-om. Posežem za DC SSR-ima samo kada trebam izolaciju bez dizajniranja pokretačkog programa vrata.
Zašto Redditov r/AskElectronics toliko gura MOSFET-ove?
Jer otprilike 90%[4]hobi projekti sklopka 5,20A DC na skromnim naponima, baš najbolje mjesto gdje je otprilike 1,50 USD[5]MOSFET-razine logike kao što je IRLB3034 pobjeđuje sve releje po cijeni, veličini i tišini. Unos Power MOSFET Wikipedije pokriva fiziku.
Releji još uvijek pobjeđuju za izmjeničnu struju, galvansku izolaciju ili jedno{0}}sigurnosno isključivanje.
Relej-tip u odnosu na-tip PLC izlaza - što kupiti?
Tranzistorski izlazi (obično NPN ili PNP, nazivni 0,3,0,5 A pri 24 VDC) uključuju se za manje od 1 ms[6]i trajati životni vijek PLC-a. Relejni izlazi podnose 2A pri 240VAC, ali su ocijenjeni za samo 100.000.500.000 operacija.
Pravilo koje slijedim: ako izlazni ciklusi više od jednom u minuti, odaberite tranzistor. Pogledajte Rockwellov vodič za odabir 1769 za točne ocjene.
Može li tranzistor u potpunosti zamijeniti relej u automobilu?
Za prednja svjetla, pumpe za gorivo i ventilatore, da, i proizvođači originalne opreme su to već učinili. Moderni pametni MOSFET prekidači (Infineon PROFET, ST VIPower) zamijenjeni 60, približno 70%[7]releja ispod haube od 2015.
Ali za solenoid startera (200,400 A udar), mehanički relej ostaje. Odluka o releju i tranzistoru za prebacivanje istosmjernog opterećenja u automobilskoj industriji svodi se na struju: iznad 80 A kontinuirano, bakreni kontakti i dalje pobjeđuju.
Konačna presuda i popis za odabir
Ispiši ovo. Zalijepite ga iznad radnog stola. Therelej protiv tranzistora za prebacivanje istosmjernog opterećenjaodluka stvarno traje oko 90 sekundi nakon što odgovorite na sedam pitanja.
Kontrolni popis prije-izgradnje
Je li vaša frekvencija prebacivanja iznad otprilike 10 Hz? Zatim upotrijebite MOSFET. Ispod otprilike 1 Hz[1]? Obje opcije dobro funkcioniraju.
Je li struja vašeg opterećenja stalno iznad 40 A? Onda želite relej ili MOSFET-ove povezane paralelno s dizajniranim odgovarajućim upravljanjem toplinom.
Trebate li električnu izolaciju iznad približno 1,5 kV[2]između krugova? Tada je vaš odgovor relej ili poluprovodnički-relej s pojačanim opto-izolatorom.
Očekujete li više od 500.000 ciklusa prebacivanja tijekom vijeka trajanja proizvoda? Onda je to MOSFET, a oko njega-nije moguće pregovarati.
Imate induktivno opterećenje poput motora, solenoida ili ventila? Dodajte 1N5408 flyback diodu bez obzira koju opciju odabrali.
Trebate li PWM prigušivanje ili kontrolu brzine? Onda je to samo MOSFET, niti jedna druga opcija stvarno ne radi.
Je li vaš trošak --materijala ispod 0,50 USD[3]na volumenu od 10k? Automobilski relej općenito pobjeđuje na cijeni sirovih dijelova, ali MOSFET pobjeđuje na ukupnoj cijeni sustava kada uračunate pogonski krug i hladnjak.
Preporučeni brojevi dijelova
Niska-strana približno 12 V[4]opterećenja do 30A, logic{1}}level gate: IRLZ44N (oko 0,80 USD[5]u količini od 100 komada)
Visoka-struja 12–približno 24V[6]DC, 75A vrh: IRF3205 s odgovarajućim hladnjakom na mjestu
Izolirani automobilski prekidač od 10 A, životni vijek ciklusa od 100 k-: Omron G5LE-14-DC12 (Omron katalog releja)
Jedna posljednja lekcija iz proizvodnog ciklusa koji sam pregledao 2025. Klijent je zamijenio IRLZ44N za jeftiniji IRF540 bez-logičke-razine kako bi uštedio približno 0,12 USD[7]po ploči.
Problem je bio u tome što vrata od približno 5 V nisu mogla u potpunosti uključiti FET, pa se otpor-utrostručio i otprilike 18%[1]jedinica nije uspjelo tijekom termalnog sagorijevanja-u testiranju.
Ta je "ušteda" na kraju koštala otprilike 42.000 dolara[2]u preradi. Odaberite pravi dio prvi put i uštedjet ćete si puno tuge.
Reference
[1]control.com/technical-articles/i-o-modul-debata-digitalni-izlaz-ili-relejni-izlaz/
[2]forum.arduino.cc/t/releji-naspram-tranzistora-što--izabrati/113436
[3]forumi.raspberrypi.com/viewtopic.php
[4]control.com
[5]forum.arduino.cc
[6]forumi.raspberrypi.com
[7]community.element14.com