왜 트랜지스터 대신 자동차에 너무 많은 릴레이가 사용됩니까?

최근에 저는 자동차 전기 회로에 대한 작업을했습니다. 자동차 회로에 많은 릴레이가 사용되는 것을 볼 수 있습니다. 이 릴레이는 간단한 스위칭에 사용되며 왜 이러한 회로가 릴레이 또는 스위칭 목적으로 사용할 수있는 다른 전자 부품이 아닌 릴레이를 기반으로하는지 궁금합니다. 트랜지스터는 스위칭을위한 기존의 엘-메치 릴레이보다 저렴하고 작으며 신뢰성이 높다고 생각했습니다.

참고 : 자동차 애플리케이션에서는 12V 자동차 배터리가 릴레이 코일에 전원을 공급하는 데 사용되며 동일한 12V 전원이 릴레이에 의해 전환됩니다. 때때로 릴레이는 다른 신호 라인 만 전환합니다. 즉, 높은 전력 부하가 없습니다. 그리고 여전히 거기에는 트랜지스터가 없습니다. 그래서 나는 이것이 이런 식으로 수행되는 확실한 이유가 있다고 생각하며, 여기에 뭔가 빠진 것이 틀림 없습니다. :-)

계전기는 온도 측면에서 훨씬 안정적입니다. 밀폐 계전기는 -30 ° C와 + 70 ° C에서 본질적으로 동일한 특성을 갖습니다. 두 온도 모두 자동차에 공통적입니다. 트랜지스터는 -30 ° C와 + 70 ° C에서 상당히 다르게 작동하므로 이러한 변화를 설명하기 위해 회로도를 설계해야합니다.

한 번은 -55 ° C에서 시작하여 온도 범위가 제품인 릴레이와 반도체 장치를 모두 사용했습니다. 디자인에 대한 재미있는 부분은 -20 ° C 이하에서 릴레이 부분에만 전원이 공급되어 공기 히터를 활성화하고 온도가 0 ° C에 도달하면 반도체 부분 만 켤 수 있다는 것입니다.

계전기는 또한 절연을 제공하여 결함을 효과적으로 제한합니다. 단락과 같은 일반적인 고장은 일반적으로 하나의 릴레이 만 손상시키는 반면 트랜지스터 기반 회로에서는 여러 장치가 영향을받습니다. 나는 사람들이 여전히 에어컨이나 창문 리프터가 죽어도 자동차 모터가 작동하기를 원합니다.

자동차는 (현대 시대에도) 전기적으로 거친 환경입니다. "12V 전원"은 일반적으로 13.5 ~ 15V이며 때로는 80V 이상으로 급등 할 수 있습니다. 점화 플러그의 전선에 고주파 정크가있을 수도 있습니다.

릴레이는 적어도 "유사한 가격대"에서 트랜지스터보다 다소 남용을 견뎌 냈다.

릴레이는 잘 시도됩니다. 나는 그 대답이 간단하다고 생각합니다.

역학은 종종 간단한 해결책을 원합니다. 릴레이를 사용하여 회로를 전환하는 것은 사람들의 마음에 달려 있습니다.

동생은 작업을 위해 트럭에 특수 장비를 설치합니다. 그는 항상 자신이 제안한 것을 바꿔야합니다. 그리고 그는 맞아. 왜 안돼? 종종 가장 간단한 솔루션이며 정상적으로 작동합니다.

어떤 상황에서는 음향 피드백도 사용될 수 있습니다. 지표를 생각해보십시오.

자동차의 전압은 약 12V에 불과합니다. 즉, 중간 정도의 전력을 공급하는 구성 요소라도 큰 전류를 소비 할 수 있습니다. 내 차의 대시는 4 개의 12V 2W 전구로 조명됩니다. 대시를 밝히기 위해 666mA의 전류를 소비합니다! 자동차의 모든 회로에 대한 퓨즈를 보면 가장 작은 것조차 5A입니다. 대부분은 10-20A 범위이며 일부는 그 이상입니다. 릴레이가 널리 사용되는 이유는 내구성이 뛰어나고 접촉 저항이 낮으며 동일한 전류를 처리 할 수있는 솔리드 스테이트 구성 요소보다 저렴한 경우가 있기 때문입니다. 많은 현대 자동차는 실제로 솔리드 스테이트 릴레이를 사용하지만 기계 장치를 혼동하지 않도록 동일한 유형의 벽돌 포장으로 제공됩니다.

릴레이는 트랜지스터보다 몇 가지 장점이 있습니다.

1. 그들은 저항이 매우 낮습니다. 고전력 저전압 시스템에서는 효율을 높이고 히트 싱크가 필요하지 않으므로 유용합니다.
2. 꺼 졌을 때 누출이 매우 적습니다. 따라서 배터리 방전에 대한 걱정없이 출력을 스위치되지 않은 배터리 전원에 연결할 수 있습니다.
3. 그들은 스파이크, 서지, 온도 변화 등에 강하다. 자동차의 환경은 전기적으로나 열적으로 가혹한 곳이며 생존하기 위해 트랜지스터 회로를 설계하는 것은 상당한 추가 작업이 필요하다.
4. 그들은 격리를 제공합니다. 자동차의 접지는 결국 모두 함께 이루어 지지만 격리는 여전히 정확히 리턴 전류가 흐르는 위치를 제어하는 ​​데 유용합니다.
5. 하이 사이드 또는 로우 사이드 스위칭에 쉽게 사용할 수 있으며 입력은 하이 또는 로우 사이드 스위칭 일 수 있습니다. 하이 사이드 스위칭을 위해 N 채널 피트 (더 나은 성능의 유형)를 사용하려면 주 전원 공급 전압보다 높은 게이트 구동 전압이 필요합니다.

릴레이는 트랜지스터에 비해 몇 가지 단점이 있습니다.

1. 코일에는 약간의 전력이 필요합니다.
2. 사이클 수명이 제한됩니다
3. 그들은 물리적으로 크다

따라서 스위치를 자주 사용하지 않는 고전력 제품의 경우 일반적으로 승리합니다. 복잡한 및 / 또는 고속 제어 재료의 경우 고체 전자 장치가 일반적으로 이깁니다.

이 사실을 단순하게 유지할 수 있습니까? 자동차에는 많은 작동 조건이 있습니다. 그리고 위의 다른 사람들이 지적했듯이, 그들은 상당히 중요합니다. 요구 사항에는 구성 요소 품질에 대한 견고한 성능 패턴이 포함됩니다.

결론 ... 솔리드 스테이트 장치를 통한 릴레이의 이유는 한 단어로 요약됩니다.

가격.

솔리드 스테이트 장치를 제공하는 것보다 릴레이를 제공하는 것이 해당 기능을 수행하는 것보다 저렴합니다. 솔리드 스테이트 장치가 계전기보다 가격이 떨어지면 자동차 제조업체는 솔리드 스테이트 장치로 전환합니다. 이와 같은 결정에있어 비용은 주요 원동력입니다.

편집하다:

10 amp 계전기는 10 amp 자동차 등급 전력 MOSFET보다 10 배나 비쌉니다. – 통행인

따라서 이것이 공정한 비교인지 확실하지 않습니다. 나는 대부분의 자동차 계전기가 그것보다 더 많은 전류를 전달한다고 생각합니다. (25 ~ 60 amps?) 또한 릴레이를 통해 신호와 출력간에 완전히 격리되어 있음을 기억하십시오. 자동차 OEM이 이러한 격리 개념을 유지하려고한다고 가정하십시오. 옵티 절연 30 amp mosfet의 가격은 얼마입니까? 아, 그리고 기존 릴레이를 완벽하게 대체 할 수 있다면 멋진 플러그 인 컨테이너에 넣는 것이 좋습니다.

또한 PRICE와 관련된 요소가 하나 더 있습니다. 릴레이 제조 공장을 자동화하고 도구화하기 위해 수백만 달러를 투자 한 공급 업체가 있다는 것을 기억하십시오. 또한 그들은 많은 사람들을 고용합니다. 그 사람들이 계전기에 대해 어떻게 청구한다고 생각합니까? 답 : 그들이 도망 갈 수 있다고 생각하는만큼. 자동차 OEM (Original Equipment Manufacturers)이 Mosfet 기술로 전환 할 생각을하는 사람들에게 말할 때 어떤 일이 발생하는지 추측하십시오. 그들이 돈을 잃는 것이 중요하지 않을 수도 있지만, 엄청난 상각과 고정 비용 및 많은 직원이 있습니다.

릴레이에 비해 Mosfets의 진정한 가격 이점이 5 년 동안 순수한 사업상의 이유로 구현이 지연된다는 사실은 놀랄 일이 아닙니다. 그 사업들 중 일부가 OEM과 연인 관계를 맺고 있다면 놀랍지 않을 것입니다. 제품에 대한 5 년 계약 약정이 있습니다.)

다음과 같은 이유로 반도체 부품 대신 릴레이가 사용됩니다.

1. 내구성-넓은 작동 온도 범위, 스파이크
2. 방열판이 필요 없습니다.
3. 상태 저항이 매우 낮습니다.
4. 로드를 완전히 오프 상태로 분리합니다.
5. 동일한 전류 전도성 반도체에 비해 저렴한 비용.
6. 서비스 관점-(대부분의 자동차 릴레이 및 퓨즈는 플러그 앤 플레이 ...)-반도체를 사용할 때 어렵다 (PCB에서 제거해야 함)