同じことがリレーで実現できるのに、かさばるSCR電力コントローラーが使用されるのはなぜですか？

これはちょっと質問です。最近、SCRパワーコントローラー（WATLOW DIN-a-mite DB20-24CO-0000スタイルB）を入手しました。SCRコントローラーを実際にテストするのはこれが初めてです。入力トリガーは4VDC〜32VDCで、4.1Vで完全に充電されたLi-ionで電力を供給しました。AC入力：12Vインバーターからの115VACは、ヒーター用ですが、115Vデジタルパネルメーターです（低電力デバイスで最初に試したかったのですが）。

仕様に従って、SCRの定格は25Aです。同様の、またはさらに高い定格電流のリレーが利用可能で、サイズがはるかに小さくなっています。

それでは、より大きな電流のリレー/コンタクタでSCR電力コントローラを使用する特別な理由はありますか？また、SCFパワーコントローラーはソリッドステートリレーと同じですか？

それでは、より大きな電流のリレー/コンタクタでSCR電力コントローラを使用する特別な理由はありますか？[コメントから：シンプルなSCRトリガーコントローラー（上記の例を無視）がリレーよりも優れているかどうかを質問するつもりですか？]

はい、いくつかの利点があります：

• 可動部分はありません。
• 通常、非常に頻繁に切り替わります（ただし、選択した部品のデータシートでは、これらのデューティサイクルは最低3秒であることが推奨されています）。
• ゼロクロスターンオフ。SCR（トライアックを含む）の特性の1つは、トリガーされると、次のゼロクロスで電流がホールドオン値を下回るまでオンのままになることです。
• ターンオンポイントでのゼロクロススイッチングの可能性。このタイプのSSRは、トリガーされると、オンになる前に次のゼロクロスまで待機します。これとゼロクロスターンオフにより、電磁干渉（EMI）が大幅に低減されます。
• 調光の可能性。図1を参照してください。

図1.ゼロクロスでないSSRでは、調光が可能です。

• 比例電力は、ゼロクロスSSRでも引き続き可能ですが、時間スケールが長くなります。これは通常、時定数が長いヒーター制御には十分すぎるほどです。図2を参照してください。

図2.比例オンオフ時間制御。ステップサイズは最小の半サイクルであることに注意してください。これにより、繰り返し時間が短い場合、応答が粗く見える場合があります。

• SSRはサイレントです。

また、SSRはSCRトリガーコントローラーとほとんど同じですか？

^{この回路のシミュレーション – CircuitLabを使用して作成された回路図}

図3.非常にシンプルなSSR（a）、サイリスタ（b）、およびトライアック（c）。

SSR（a）は、トリガー回路と実際のSCRを電気的に絶縁します。SCRコントローラーは、サイリスターやトライアックではない可能性があり、最も単純な場合は単なるものです。図3aでは、SSRが広範囲の入力電圧（例では4〜32 V）で動作できるようにする内部回路を表す定電流源を示しています。

詳細については、以下を参照してください。

• トライアックの点火とゼロクロッシングポイントとの混同。
• AC電流を使用してトライアックをトリガーします。

リレーは「オールオン」または「オールオフ」を提供しますが、scrは0〜100％の定義された制御可能な範囲で電源を制御できます。

あなたのSSRは、比例制御の低コストの方法であるTRiacの位相を調整することによって電圧制御された電力です。

ただし、ヒーターには長い時定数があり、小さなヒステリシスでオン/オフを制御することもできます。

リニアコントローラーは、セットポイントサーミスターと併用するとヒステリシスを防ぎます。ゲインを調整してレギュレーションを改善することもできます。センサーのドリフトが多すぎると、高ゲインでオフになり、ゲインが小さすぎると、ドアが閉じたときにオーバーシュートが多くなり、コールドドアが開いたときに遅れが大きくなります。

単なるZCSトライアックやリレーとは異なり、このユニットは、外部PID補償を可能にし、妨害。リレーのライフサイクルはSSRよりもはるかに低く、リレーの定格負荷と品質に応じて約50kサイクルMTBF ...予想される1時間あたりのサイクル数はヒステリシスによって異なります。（0.5から1 'C）

しかし、私は上記の発言で比例制御を仮定しました。最高のコントローラーには、温度フィードバックとセットポイントエラーを条件としたPID信号が含まれます。

$I^2\:t$

ソリッドステートリレーは、SSPCといえば「根性」に過ぎません。SSPCは、すべての豪華な機能を備えていない実際のスイッチングパーツです。外部制御が必要です。しかし、必要なのがリレーの置き換えであり、SSPCの優れた機能のすべてが必要ない場合は、これらがリレーの代わりになります。

リレーには、接点のアーク放電、酸化、浸食、溶接の問題に加えて、物理的な可動部品に関連するすべてのものがあり、遅延が長くなり、接点のバウンスなどが発生します。

リレーは、制御可能な機械的スイッチにすぎないため、SSRまたはSSPCのいずれよりも消費電力を大幅に削減できます。したがって、スイッチ自体の損失は非常に低くなります。主な損失はコイルです。これはおそらく未満です$2\:\textrm{W}$

リレーとSSRの両方をアクティブにする場合は、リレーとSSRの両方のハイブリッドを配置することが可能です。SSRはより高速になり、アーク放電の問題は発生しません。その後、リレーが作動しますが、SSRはすでにアクティブであるため、接点にアークが発生することはほとんどなく、バウンスも関係ありません。いいですね。リレーが最終的に作動すると、それが引き継がれ、SSRはエネルギーを放散しなくなります。したがって、SSRのヒートシンクはそれほど問題ではなく、はるかに小さくすることができます。SSMCが内部でハイブリッドアプローチを使用し、他の機能の多くを維持できるとは思えません。

要するに、オプションがあります。それはいいことだと思います。それは、状況に適したものを決定するだけの問題です。

なぜリレーを避けますか？通常は、コスト/サイズと限られた寿命および故障モードが原因です。

SCRは小型で安価ですが、ラインのサージやスパイクに対して脆弱です。保護回路とCPU監視を含めることができます。

小型で安価なリレーは、接点が開封時のアーク放電や閉口時の表面の孔食/気化によってゆっくりと侵食されるため、寿命が短くなります。最終的にはリレーが不安定になり、閉じるのを拒否するか（途中で酸化物の破片）、または腐食した接点が互いにスポット溶接されます。これが発生するまで、安価なリレーはSCRよりも信頼性が高い場合があるため、追加の保護/監視は必要ありません。

リレーの寿命を延ばすには、より高価な物理的に大きなリレー（高い閉止力と厚くて広い接点）を使用します。このようなデバイスは大きすぎてコントローラーの内部に収まりませんか？コントローラは複数の出力を処理していますか、それとも1つだけですか？

小さな別の問題：リレーには非同期のACタイミングと誘導キックがあり、電気的ノイズを発生させますが、SCRは低ノイズのゼロクロッシングスイッチングを使用できます。一部の機密アプリケーション（研究ラボなど）では、リレーベースのコントローラーの使用が妨げられる場合があります。