Unterschied zwischen Optoisolator (Optokoppler) und Halbleiterrelais?

Ich habe Relais und Optoisolatoren untersucht. Mir ist bekannt, dass es verschiedene Optoisolatoren gibt, von denen einige einen Transistor auf der Detektorseite haben, der den Strom in eine Richtung fließen lässt, während andere Triacs auf der Detektorseite haben, damit der Strom in beide Richtungen fließen kann:

Beim Lesen der Relais stellte ich fest, dass sie auf ähnliche Weise funktionieren, jedoch durch mechanisches Schalten mit Elektromagneten die beiden Seiten des Stromkreises isolieren.

Ich hätte dann erwartet, dass Halbleiterrelais eine Unterkategorie von Relais sind, aber wenn ich sie mir anschaue, haben sie per Definition die gleiche Funktion wie ein Optoisolator.

Was ist der Unterschied zwischen einem Optoisolator und einem Halbleiterrelais, falls vorhanden? Welches ist eine Unterkategorie von was und was sind die Unterschiede in Bezug auf Geschwindigkeit und Anwendungen?

Optokoppler dienen zum Schalten einer kleinen Strommenge. Ein Halbleiterrelais enthält typischerweise einen Optokoppler zusammen mit einigen Schaltungen zum Schalten einer großen Strommenge als Reaktion auf den kleinen Strom, der vom Optokoppler geschaltet wird.

Die meisten gängigen Halbleiterrelais verwenden MOSFETs der Back-to-Back-Serie als Leistungsschaltelement, mit denen sie mit Wechselstrom umgehen können. Um eine gute Ansteuerspannung an das isolierte Gate zu bringen, wird eine Photovoltaikzelle verwendet, und dies ist ein wesentlicher Unterschied - die LED in der Kopplung erzeugt Licht und dies erzeugt mehrere Volt Gleichstrom in der Photovoltaikzelle, um die Kanäle der Photovoltaikzelle stark zu aktivieren MOSFETs.

Diese Arten von Halbleiterrelais neigen dazu, beim Schalten etwas langsam zu sein, und es kann beim Ein- und Ausschalten zu einer erheblichen Verlustleistung kommen. Halbleiterrelais werden jedoch häufig als Ein- / Ausschalter wie mechanische Schalter verwendet und werden normalerweise nicht mit diesen betrieben ein PWM-Signal.

Ich hätte dann erwartet, dass Halbleiterrelais eine Unterkategorie von Relais sind, aber wenn ich sie mir anschaue, haben sie per Definition die gleiche Funktion wie ein Optoisolator.

Relais sind mechanisch und waren bis zum Aufkommen der Festkörperelektronik die beste praktische Möglichkeit, Hochleistungslasten ein- und auszuschalten. Schließlich führt Verschleiß zum Ausfall des Mechanismus oder die Kontakte nutzen sich ab - insbesondere wenn sie funken. Beachten Sie, dass Relais eine elektrische Isolation zwischen dem Steuerkreis (der die Spule betätigt) und der Last (durch die Kontakte geschaltet) bereitstellen. Dies ist im schematischen Symbol deutlich dargestellt.

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab}

Ein weiteres Problem mit dem Relais besteht darin, dass die Umschaltung asynchron zum Netz erfolgt. Das Einschalten oder Unterbrechen der Stromversorgung in der Mitte des Zyklus ist der schlechteste Fall für die Kontakte und zur Erzeugung von elektrischem Rauschen.

Das Halbleiterrelais (SSR) behebt diese Probleme durch den optionalen Einbau einer Nulldurchgangserkennungsschaltung, sodass die Stromversorgung nur dann eingeschaltet wird, wenn die Spannung Null ist, und fast alle die aktuelle Halbwelle beenden, wenn das Steuersignal ist ausgeschaltet. Ohne bewegliche Teile sollte sich das Gerät niemals abnutzen, und wie Sie richtig angegeben haben, ist der Steuerkreis von der Last isoliert.

Was ist der Unterschied zwischen einem Optoisolator und einem Halbleiterrelais, falls vorhanden? Welches ist eine Unterkategorie von was und was sind die Unterschiede in Bezug auf Geschwindigkeit und Anwendungen?

Optokoppler dienen zur Signalisolation zwischen Stromkreisen im mA-Bereich. SSRs werden verwendet, um die Leistung im Amperebereich (0,1 bis Hunderte) zu schalten.

Ein Nachteil von SSRs besteht darin, dass im eingeschalteten Zustand eine kleine Spannung an ihnen abfällt und sie etwas Wärme abführen. Für mehr als ein paar Ampere ist ein Kühlkörper erforderlich.