Clasificación y construcción de los relevadores FotoMOS

Clasificación y construcción de los relevadores FotoMOS (FhotoMOS Relays)

El termino relevador, generalmente designa a un dispositivo que realiza una conexión eléctrica entre dos o más puntos en respuesta a una señal de control. El más conocido, es el relevador electromecánico (EMR electro mechanical relay), hace algunas décadas, los relevadores de estado solidó (SSRs) tal como el rectificador controlado de silicio (SCR) aparecieron y hace algunos años ,los relevadores opto acoplados MOSFET o relevadores FotoMOS que comparado con las características de funcionamiento, presenta varias ventajas sobre los EMRs, sin embargo, los EMRs aun predominan. Los relevadores FotoMOS tienen un LED en su entrada, y una salida MOSFET (transistor de efecto de campo metal-óxido-semiconductor), teniendo con esto un buen aislamiento entre la señal de entrada y salida, además de sustituir en muchas aplicaciones a los relevadores electromagnéticos debido a sus altas velocidades de conmutación. Cuando una corriente de entrada, fluye por el LED, la luz emitida por él pasa a través de material transparente y es detectada por el elemento foto electrónico colocado en el lado opuesto del LED. El elemento foto electrónico, convierte la fuente de luz recibida a una señal de voltaje correspondiente a la señal de luz, este voltaje pasa a través de un circuito de control y carga la compuerta del MOSFET del lado de salida cuando el voltaje alcanza un nivel preestablecido, el MOSFET comienza a conducir y conecta la carga externa. Un circuito simple de un relevador FotoMOs se muestra en la figura 2.9. Si la señal en las terminales de entrada es retirada, el voltaje en el elemento foto electrónico decrece y el circuito de control rápidamente descarga la puerta de carga del MOSFET y la carga externa se desconectaren ese momento. Los relevadores FotoMOS incorporan las ventajas de relevadores electromecánicos y los semiconductores, los relevadores FotoMOS utilizan un MOSFET de potencia como interruptor envés de un contacto mecánico, por ello la resistencia de contacto del interruptor permanece estable durante la vida del relevador, además los problemas de rebotes se eliminan en este tipo de dispositivos relevadores. La confiabilidad de un relevador FotoMOS, depende en gran parte de las condiciones de resistencia mecánica que soporte el integrado, así pues, se considera que la humedad y la temperatura ambiente pueden influir relativamente para ocasionar un funcionamiento erróneo en este tipo de dispositivos por ello se les diseña en un empaquetado capaz de aislar nuestro circuito de las condiciones ambiéntales desfavorables. Se les encuentra en rangos que van desde -55º C hasta los 125ºC.

Características eléctricas de los relevadores FotoMOS (FotoMOS relays)

Los relevadores Fotomos, tienen un voltaje de offset muy bajo y una resistencia de salida muy estable al momento de estar en conducción, la caída de voltaje máxima en esta resistencia, por ningún motivo debe rebasar 10µV, la velocidad de repuesta esta alrededor de 0.1 ms, mientras que el consumo de corriente del LED de entrada, es 0.5mA típicamente , en tanto que los voltajes de aislamiento pueden ser tan elevados como 5000Vac y la corriente de carga en continua se encuentra en el rango de 100mA a 4 A.

Aplicaciones de los relevadores FotoMOS

Se les aplica normalmente casi en cualquier circuito en el que exista la necesidad de conmutar una señal, gracias a que este tipo de dispositivos no produce rebotes al no tener partes móviles, actualmente son muy aplicados en sistemas de transmisión de datos ya que se les encuentra con velocidades de conmutación tan rápidos como es requerido en la transmisión. En aplicaciones médicas se les encuentra en los aparatos para electrocardiogramas y rayos X. En aplicaciones de seguridad, cumple la función de interface entre el elemento sensor y los elementos de salida como alarmas y cerrojos eléctricos.

Clasificación y construcción de los relevadores Fotovoltaicos Al igual que los relevadores anteriores, Este tipo de relevadores emplean un elemento MOSFET como interruptor de potencia, y un diodo emisor de luz como entrada, la diferencia estriba en que el elemento sensible se compone por un arreglo de células fotovoltaicas; que convierten la energía luminosa del LED en una corriente; el arreglo de diodos fotovoltaicos esta eléctricamente aislado (alrededor de 500 VAC) pero ópticamente acoplado con la etapa de entrada. Cuando en las terminales de entrada existe una señal eléctrica, el diodo emite luz que incide en el arreglo de diodos fotovoltaicos, estos responden con una generación de voltaje entre sus terminales (Vco) proporcional a la corriente de entrada en el LED, Si la Voc generada por efecto fotovoltaico es suficiente, activará el MOSFET poniendo al relevador en estado de conducción.

Características eléctricas de los relevadores Fotovoltaicos Observando el diagrama interno de un relevador fotovoltaico, se puede notar que existe un aislamiento eléctrico entre el elemento de entrada y el de salida, típicamente este aislamiento estará en un rango de 2500 a 5000 VAC lo cual garantiza la supresión casi total de cualquier componente de ruido, además al ser el elemento de entrada un led, los requerimientos de entrada están alrededor de 0.5 mA, es totalmente compatible con los dispositivos TTL, lo cual elimina circuitería adicional en cualquier aplicación. Es importante mencionar que la velocidad de swicheo se encuentra alrededor de los 5 khz, tiene la posibilidad de manejar corriente tanto en DC como en AC, presenta un bajo voltaje de offset

Aplicaciones de los relevadores Fotovoltaicos

Los relevadores de estado sólido o fotovoltaicos, fueron desarrollados para numerosas aplicaciones donde la velocidad, eficiencia, bajos requerimientos de corriente, protección para sobrecargas de corriente e inmunidad a los altos voltajes son requeridos. Se les puede encontrar para que funcione normalmente cerrado o normalmente abierto, con varias capacidades de corriente, dependiendo de los requerimientos se les encuentra con valores desde 1 hasta 19 A. Algunas de sus aplicaciones más comunes se enlistan a continuación:

Para reemplazar relevadores electromecánicos Control de motores En sistema de control de las aeronaves Electrónica médica Equipos automáticos de prueba Adquisición de datos Instrumentación Telecomunicaciones Control de cargas por medio de microprocesadores Controladores programables