非光学の絶縁SSR

日本語フォーラム
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光学的に絶縁されたソリッドステートリレー（SSR）がごく一般的であるため、製品すべてにその結合アーキテクチャが使用されていることは容易に想像できます。しかし、理論的にはどんな絶縁メカニズムでもSSRに組み込むことができます。一般的ではありませんが、いくつかの非光学式タイプが市販されています。

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まず、光学式絶縁の構造について簡単に説明します。Digi-keyのサイトでは現在（この投稿の時点で）、絶縁タイプのフィルタが含まれていないので、図面で光学的特徴を確認することが重要です。

これはソリッドステートリレーのメインカテゴリです［こちらをクリック
https://www.digikey.jp/products/ja/relays/solid-state-relays/183］。たいてい、ランダムに選択すると、光学式絶縁デバイスがでてきます。これらすべてに共通するフォトダイオードとカップリングの記号に注意してください。出力側は異なるかもしれませんが、光学的に絶縁されたSSRはすべてこの点で似ています。

品番CLA311CT-NDは一例です（IXYSの品番はLCB716STR）。［こちらをクリック
LCB716STR IXYS Integrated Circuits Division | Relays | DigiKey］

画像の出典：［こちらをクリック
https://www.ixysic.com/home/pdfs.nsf/0/C189E884A3BC9DA98525749E004A25EC/$file/LCB716.pdf］

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品番306-1308-NDは光学カップリングの別の例です（Coto Technologyの品番はC347S）。［こちらをクリック
C347S Coto Technology | Relays | DigiKey］

画像の出典：［こちらをクリック
https://www.cotorelay.com/wp-content/uploads/2014/10/c247s_c347s_mosfet_relay_datasheet.pdf］

COTOSSR

コンデンサ結合絶縁

別の方法は、コンデンサ結合絶縁です。Panasonic AQY2シリーズでは、AQY2Cの接頭語を持つ一部の品番がこの方式を採用しています［こちらをクリックSolid State Relays | Relays | DigiKey］。この仕組みは、発振信号を生成し、その信号を絶縁バリアを介して容量結合し、出力MOSFETのゲートを充電することで実現しています。

データシートには、内部構造と、シリーズ内の他のSSRタイプとの比較が示されています。

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画像の出典：［こちらをクリック
Catalogs/Datasheets Download | Automation Controls | Industrial Devices | Panasonic］

トランス絶縁

SSRにおける3つ目の絶縁技術は、トランスのインダクタンスによるものです。Texas Instrumentsには、このタイプのリファレンスデザインがあります。回路図と関連する部品表をご覧ください。

リファレンスデザイン：［こちらをクリック
https://www.ti.com/lit/ug/tidub92b/tidub92b.pdf?ts=1594758350599&ref_url=https%3A%2F%2Fwww.google.com%2F］。記事の最後にある「TIリファレンス・デザインに関する重要なお知らせ」には、この資料の使用に関するルールがありますので、必ずお読みください。

部品表の一部：

  • CSD19537Q3
  • SN74LVC1G19
  • SN74AUP1G74
  • SN74AUP3G14
  • LMC555

ハイブリッドSSR

また、「ハイブリッド」SSRという方式もあります。一般的に、これらのデザインは部分的なソリッドステートでしかありませんが、デザインによっては絶縁が可能で、メカニカルリレーで発生する問題のいくつかは回避されています。

OMRONのG9Hシリーズにその例があります［こちらをクリック
Solid State Relays | Relays | DigiKey］。

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画像の出典：［こちらをクリック
https://www.fa.omron.co.jp/data_pdf/cat/g9h_ds_j_7_2.pdf?id=998f］

同じような設計で、SSRトポロジ全体でリードリレーの基本原理を使用しているものもあります。これらも、絶縁を含むという意味では「ハイブリッド」ですが、可動接点があるため、真の意味でのソリッドステートではありません。

要約

それぞれのデザインには長所と短所があり、より正確に言えば、最適なアプリケーションがあります。各製品の特徴的な機能や仕様については、データシートやその他のメーカー資料をご確認ください。

例えば、前述のPanasonicのAQY2Cという製品の概要は以下の通りです。

主な長所：

  • 電源オン時に必要な入力電流が小さい（最大0.2mA）（他のほとんどは2mAを超える）
  • 高い動作温度（ +105 °C）（他のほとんどは+85 °C）
  • 小さいサイズ（光インターフェースに比べてスペースを取らない）
  • 摩耗メカニズムなし（LEDタイプは経年劣化がある）

欠点：

  • 低い絶縁電圧（約200Vしかない）（他のほとんどは1kVを超える）
  • 現在、最大負荷電圧は100V（一部のバージョンではそれ以下）（一部の光タイプでは1000Vを超えることもある）

一般的なSSRの機能についての詳しい情報は、以下の記事が参考になります［ここをクリック
Understanding Solid State Relays | DigiKey］。




オリジナル・ソース（英語）