¿Por qué se usan tantos relés en un automóvil en lugar de transistores?

Los relés son mucho más estables en cuanto a la temperatura: un relé sellado tiene esencialmente las mismas características a -30 ° C y + 70 ° C, siendo ambas temperaturas comunes para los automóviles. Un transistor funciona de manera muy diferente a -30 ° C y + 70 ° C, por lo que el esquema debe diseñarse para tener en cuenta esas variaciones.

Una vez trabajé en un producto con un rango de temperatura que comenzaba a -55 ° C, que utilizaba relés y dispositivos semiconductores. La parte divertida sobre el diseño fue que, por debajo de -20 ° C, solo se encendía la parte del relé, que activaba los calentadores de aire y solo encendía la parte semiconductora una vez que la temperatura alcanzaba los 0 ° C.

Los relés también ofrecen aislamiento galvánico, que efectivamente confina fallas. Las fallas comunes, como los cortocircuitos, generalmente dañan un solo relé, mientras que en los circuitos basados en transistores se verían afectados varios dispositivos en el camino. Apuesto a que la gente todavía quiere que el motor de su auto funcione incluso cuando el acondicionador de aire o un elevador de ventanas se apaga.

Un automóvil es (aún, en la era moderna) un entorno eléctricamente áspero. El "suministro de 12 V" suele ser de 13,5 a 15 V, y ocasionalmente puede aumentar a 80 V o más. También puede haber algo de chatarra de alta frecuencia en los cables de las bujías.

Los relés soportan ese abuso algo mejor que los transistores, al menos por "un precio similar".

Los relés están bien probados. Creo que la respuesta es tan simple como eso.

Los mecánicos a menudo quieren una solución simple, que funciona bien. Es solo en la mente de las personas cambiar un circuito con relés.

Mi hermano monta algunos equipos especiales en camiones para trabajar. Siempre necesita cambiar algo que se le ocurra: "¡Oh, pongamos un relé allí!". Y tiene razón. Por qué no? A menudo es la solución más simple y funciona bien.

En algunas situaciones, la retroalimentación acústica también se puede utilizar. Solo piensa en tu indicador.

El voltaje en un automóvil es de solo 12 V, lo que significa que incluso los componentes moderadamente energizados pueden generar grandes corrientes. El tablero de mi auto está iluminado por cuatro bombillas de 12V 2W. ¡Dibujan una corriente de 666mA solo para iluminar el tablero! Si observa los fusibles de todos los circuitos de su automóvil, incluso el más pequeño será 5A. La mayoría tendrá un rango de 10-20 A y algunos incluso más que eso. La razón por la que los relés son tan populares es porque son duraderos, tienen poca resistencia de contacto y son (a veces) más baratos que los componentes de estado sólido que pueden manejar la misma corriente. Muchos automóviles modernos realmente usan relés de estado sólido, pero vienen en el mismo tipo de empaque de ladrillo para no confundir a ningún mecánico.

Los relés tienen algunas ventajas sobre los transistores.

1. Tienen una muy baja resistencia. En un sistema de alto voltaje y bajo voltaje, esto es valioso ya que mejora la eficiencia y elimina la necesidad de disipar el calor.
2. Tienen una fuga muy baja cuando están apagados. Por lo tanto, sus salidas se pueden conectar a la energía de la batería sin conmutar sin preocuparse por agotar la batería.
3. Son robustos contra picos, sobretensiones, variaciones de temperatura, etc. El entorno de un automóvil es un lugar hostil, tanto eléctrico como térmico, y el diseño de circuitos de transistores para sobrevivir requiere un esfuerzo extra.
4. Proporcionan aislamiento. Mientras que los terrenos en un automóvil finalmente se unen, el aislamiento sigue siendo útil para mantener el control de dónde fluyen exactamente las corrientes de retorno.
5. Se pueden usar fácilmente para la conmutación de lado alto o de lado bajo y sus entradas pueden ser conmutadas de lado alto o bajo. El uso de fets de canal N (el tipo con mejor rendimiento) para la conmutación del lado alto requiere un voltaje de activación de puerta por encima del voltaje de la fuente de alimentación principal.

Los relés también tienen algunas desventajas con respecto a los transistores.

1. La bobina requiere un poco de poder.
2. El ciclo de vida es limitado
3. Son físicamente grandes

Entonces, para cosas de alta potencia que cambian con poca frecuencia, generalmente los relés ganan. Para el control complejo y / o de alta velocidad, la electrónica de estado sólido generalmente gana.

¿Puedo mantener esto realmente simple? El coche tiene un conjunto de condiciones bajo las cuales opera mucho. Y como han indicado otros anteriores, son bastante significativos. Los requisitos incluyen un sólido patrón de rendimiento para la calidad de los componentes.

Línea inferior ... el motivo de los relés sobre dispositivos de estado sólido se resume en una sola palabra.

PRECIO.

Es más barato proporcionar relés que proporcionar dispositivos de estado sólido para realizar esa función. Cuando los dispositivos de estado sólido bajan de precio por debajo de los relés, los fabricantes automotrices cambiarán a dispositivos de estado sólido. El costo es un factor importante cuando se trata de decisiones como esta.

Editar:

  

Un relé de 10 amperios cuesta 10 veces más que un grado automotriz de 10 amperios   Mosfet de energía. - transeúnte

Entonces, no estoy muy seguro de que sea una comparación justa. Estoy pensando que la mayoría de los relés automotrices llevan más corriente que eso. (¿25 a 60 amperios?) Además, recuerde que estamos totalmente aislados entre la señal y la salida con el relé. Supongamos que los OEM automotrices querrían mantener ese concepto de aislamiento. ¿Cuál es el costo de un mosfet opti-aislado de 30 amperios que se va a ejecutar? Ah, y mejor coloque eso en un contenedor agradable, mejor si es una caída perfecta en reemplazo de un relé existente.

Además, hay un factor más relacionado con el PRECIO. Recuerde que hay proveedores en algún lugar que han invertido millones y millones de dólares para automatizar y equipar sus plantas de fabricación de relés. Además emplean un montón de gente. ¿Qué crees que esos tipos cobran por los relevos? Respuesta: Por mucho que piensen que pueden salirse con la suya. Adivina qué sucede cuando los fabricantes de equipos originales (OEM) automotrices les dicen a las personas que están pensando en cambiar a la tecnología Mosfet ... lo has adivinado, hay una caída inmediata en el precio. Puede que no importe que estén perdiendo dinero, tienen una gran amortización y costos fijos y muchos empleados.

No me sorprendería que una verdadera ventaja de precio de Mosfets sobre los relés se demore en la implementación por razones puramente comerciales por un período de aproximadamente cinco años. Tampoco me sorprendería si algunas de esas empresas tuvieran un trato especial con los OEM (por ejemplo, quiero invertir mucho dinero en mi proceso para reducir mis costos laborales y, por lo tanto, mi precio para usted, pero solo lo haré si Tengo un compromiso contractual de cinco años para el producto.)

Se utilizarán relés en lugar de componentes semiconductores debido a las siguientes razones

1. Más duradero: amplios rangos de temperatura de operación, picos.
2. no hay necesidad de disipador de calor.
3. muy baja en resistencia estatal.
4. Aísla la carga completamente en estado desactivado.
5. Bajo costo en comparación con el mismo semiconductor conductor actual.
6. Punto de vista del servicio - (la mayoría de los relés y fusibles de automóviles son plug and play ...) - lo cual es difícil cuando usamos semiconductores (deben eliminarse de la PCB)