Electronique : Solid State Relay (SSR)

16 aout 2020 rdorigny 0 commentaires

Pour allumer un équipement sur le secteur, il est fortement conseillé de réaliser une isolation galvanique pour des raisons de sécurité afin de protéger l'usager. Pour cela, on utilise un relais qui est un commutateur électromécanique capable d'isoler le circuit de commande du circuit de puissance. Un relais peut faire passer beaucoup de courant.

Néanmoins, les relais ont quelques défauts. Notamment celui, de s'user avec le temps. Il existe une alternative à base de semi-conducteur, ce sont les Solid State Relay (SSR). Nous allons voir leur principe de fonctionnement et quelques modèles comme exemple.

L'opto-triac

Selon Wikipédia, un opto-triac est un montage qui intègre un triac et un opto-coupleur. La mise en œuvre de ce dispositif est des plus simples, puisqu'il suffit d'appliquer un niveau positif basse tension sur l'entrée de l'opto-coupleur, qui commande à son tour le triac. L'opto-triac fait donc figure d'interface, en quelque sorte, entre le circuit de commande et le circuit commandé. On peut donc le comparer à un interrupteur. Ce composant offre ainsi une isolation galvanique entre la partie "commande" et la partie "puissance" puisque que c'est la lumière agit comme commande.
La série des opto-triac MOC avec notamment le MOC3041 qui propose la fonction zero crossing.
Cette fonctionnalité détecte le passage à zéro du signal alternative. Le MOC3041 active et coupe le courant lorsqu'il détecte le passage à zéro (il y a un petit delta). L'intérêt de cette fonctionnalité est principalement d'éviter un pic de courant ou de tension du fait d'une coupure ou d'un démarrage rapide sur une charge réactive. En outre, ces démarrages/arrêts rapides peuvent générer beaucoup de bruit du fait des harmoniques des fronts francs.

Le principe de fonctionnement du SSR

Le principe est assez simple. Il est basé autour d'un opto-triac qui commande la gâchette d'un triac de puissance, tel que :

La résistance R1 est nécessaire pour protéger la led (j'ai testé sans, ça marche beaucoup moins bien! :-)). Ainsi, on a une bonne isolation galvanique de la phase pour un usager qui appuierai sur le bouton de commande. Le réseau snuber absorbe les variations de tension réactive de la charge.

Tests de ce montage avec mon générateur. En simulation de phase, j'ai pris une tension sinusoïdale (de 20V crête et de fréquence 50hz). La tension jaune est la sortie et la violette la tension de commande de l'optotriac.


Les SSR existent comme un composant à part entière, ils intègrent tous les composants (ou équivalent) évoqués ci-dessus. Voici deux modèles, à titre d'exemple, que j'avais en stock.


Conclusion

Le Solid State relay est la meilleure méthode de commande d'un élément connecté sur un circuit de puissance. Il protégera l'opérateur et le circuit de commande.

Je me suis amusé à reproduire ce circuit mais il existe déjà tout intégré à des prix imbattables. Aussi, il est inutile de le reconstruire soit même.









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