Почему в автомобиле используется так много реле, а не транзисторов?

Реле гораздо более стабильны по температуре: герметичное реле имеет практически одинаковые характеристики при -30°С и +70°С, причем обе температуры являются обычными для автомобилей. Транзистор работает совершенно по-разному при -30°C и +70°C, поэтому схема должна быть разработана с учетом этих изменений.

Однажды я работал над продуктом с температурным диапазоном от -55°C, в котором использовались как реле, так и полупроводниковые устройства. Забавная часть конструкции заключалась в том, что при температуре ниже -20°C питалась только релейная часть, которая активировала нагреватели воздуха, а полупроводниковая часть включалась только после того, как температура достигала 0°C.

Реле также имеют гальваническую развязку, которая эффективно ограничивает неисправности. Общие отказы, такие как короткие замыкания, обычно повреждают только одно реле, тогда как в схемах на основе транзисторов могут быть затронуты несколько устройств на пути. Бьюсь об заклад, люди все еще хотят, чтобы двигатель их машины работал, даже когда кондиционер или стеклоподъёмник выходит из строя.

Автомобиль (до сих пор, в современную эпоху) электрически суровая среда. «Питание 12 В» обычно составляет от 13,5 до 15 В, а иногда может достигать 80 В и более. Также может быть какой-то высокочастотный мусор на проводах от свечей зажигания.

Реле справляются с этим злоупотреблением несколько лучше, чем транзисторы, по крайней мере, при «аналогичной цене».

Напряжение в автомобиле составляет всего около 12 В, а это означает, что даже компоненты с умеренным питанием могут потреблять большие токи. Приборная панель в моей машине освещается четырьмя лампочками 12В 2Вт. Они потребляют ток 666 мА только для того, чтобы зажечь приборную панель! Если вы посмотрите на предохранители всех цепей в вашем автомобиле, то даже самые маленькие будут на 5А. Большинство из них будут иметь диапазон 10-20А, а некоторые даже больше. Причина, по которой реле так популярны, заключается в том, что они долговечны, имеют низкое контактное сопротивление и (иногда) дешевле, чем полупроводниковые компоненты, которые могут работать с тем же током. Во многих современных автомобилях действительно используются твердотельные реле, но они поставляются в одном и том же корпусе, чтобы не путать механику.

Реле просто хорошо себя зарекомендовали. Я думаю, что ответ прост.

Механикам часто нужно простое решение, которое хорошо работает. Просто у людей в голове схема переключаться с реле.

Мой брат монтирует спецтехнику на грузовики для работы. Всегда ему нужно что-то переключить, что он придумает: «Ой, давай поставим туда реле!». И он прав. Почему бы нет? Часто это самое простое решение, и оно отлично работает.

В некоторых ситуациях также может использоваться акустическая обратная связь. Просто подумайте о своем индикаторе.

Реле имеют ряд преимуществ перед транзисторами.

1. Имеют очень низкое сопротивление во включенном состоянии. В высокомощных низковольтных системах это ценно, так как повышает эффективность и устраняет необходимость в радиаторе.
2. В выключенном состоянии они имеют очень низкую утечку. Таким образом, их выходы могут быть подключены к неотключаемой батарее, не беспокоясь о разрядке батареи.
3. Они устойчивы к скачкам напряжения, скачкам напряжения, колебаниям температуры и т. д. Окружающая среда автомобиля является суровым местом как с электрической, так и с температурной точки зрения, и разработка транзисторных схем, чтобы выжить в ней, требует немало дополнительной работы.
4. Они обеспечивают изоляцию. Несмотря на то, что все заземления в автомобиле со временем соединяются, изоляция по-прежнему полезна для контроля того, где именно текут обратные токи.
5. Они могут быть легко использованы для переключения как по верхнему, так и по нижнему краю, а их входы могут переключаться как по высокому, так и по низкому уровню. Использование N-канальных полевых транзисторов (более производительный тип) для переключения верхнего плеча требует, чтобы напряжение управления затвором превышало напряжение основного источника питания.

Реле также имеют несколько недостатков по сравнению с транзисторами.

1. Катушка требует приличной мощности.
2. Срок службы ограничен
3. Они физически большие

Таким образом, для мощного оборудования, которое редко переключается, обычно выигрывают реле. Для сложных и/или высокоскоростных устройств управления твердотельная электроника обычно выигрывает.

Могу ли я сделать это очень простым? У автомобиля есть набор условий, при которых он сильно эксплуатируется. И, как указали другие выше, они довольно значительны. Требования включают твердую модель производительности для качества компонентов.

Итог... причина использования реле вместо твердотельных устройств сводится к одному слову.

ЦЕНА.

Дешевле предоставить реле, чем твердотельные устройства для выполнения этой функции. Когда твердотельные устройства упадут в цене ниже, чем реле, производители автомобилей перейдут на твердотельные устройства. Стоимость является основным фактором, когда речь идет о таких решениях.

Редактировать:

10-амперное реле стоит в 10 раз больше, чем 10-амперный автомобильный полевой МОП-транзистор. - Прохожий

Так что я не совсем уверен, что это справедливое сравнение. Я думаю, что большинство автомобильных реле несут больший ток. (от 25 до 60 ампер?) Кроме того, помните, что мы полностью изолированы между сигналом и выходом с помощью реле. Предположим, что OEM-производители автомобилей захотят сохранить эту концепцию изоляции. Какова стоимость опти-изолированного полевого транзистора на 30 ампер? О, и лучше поместить это в хороший контейнер с вилкой, лучше всего, если это идеальная замена существующему реле.

Кроме того, есть еще один фактор, связанный с ЦЕНОЙ. Помните, что где-то есть поставщики, которые вложили миллионы и миллионы долларов в автоматизацию и оснащение своих заводов по производству реле. Кроме того, они нанимают целую кучу людей. Как вы думаете, сколько эти ребята берут за реле? Ответ: Столько, сколько, по их мнению, им сойдет с рук. Угадайте, что происходит, когда производители оригинального автомобильного оборудования (OEM) говорят этим людям, что они думают о переходе на технологию Mosfet... как вы уже догадались, происходит немедленное падение цен. Может не иметь значения, что они теряют деньги, у них огромные амортизационные отчисления, фиксированные затраты и много сотрудников.

Меня не удивит, что истинное ценовое преимущество МОП-транзисторов над реле задерживается в реализации по чисто деловым причинам, скажем, на пять лет. Меня также не удивило бы, если бы некоторые из этих компаний заключили выгодные сделки с OEM-производителями (например, я хочу вложить много денег в свой процесс, чтобы снизить затраты на рабочую силу и, следовательно, мою цену для вас, но я сделаю это, только если У меня есть пятилетнее договорное обязательство по продукту.)

Реле будут использоваться вместо полупроводниковых компонентов по следующим причинам:

1. Более прочный - широкий диапазон рабочих температур, шипы.
2. нет необходимости в теплоотводе.
3. очень низкое сопротивление состояния.
4. Полностью изолирует нагрузку в выключенном состоянии.
5. Низкая стоимость по сравнению с полупроводником с таким же током.
6. С точки зрения обслуживания - (большинство автомобильных реле и предохранителей подключаются по принципу «включай и работай» ...) - что сложно, когда мы используем полупроводник (его необходимо удалить с печатной платы)

Еще одна особенность реле по сравнению с полупроводниками / транзисторами заключается в том, что реле более удобны для замены, чем все транзисторные электрические системы для ремонта автомобилей.