Pourquoi y a-t-il autant de relais utilisés dans une voiture, au lieu de transistors?

Récemment, j'ai travaillé sur les circuits électriques de ma voiture. Je vois que de nombreux relais sont utilisés dans les circuits automobiles. Ces relais sont utilisés pour une commutation simple et je me demande pourquoi ces circuits sont basés sur des relais et non sur des transistors ou d’autres composants électroniques utilisables à des fins de commutation. Je pensais que les transistors étaient moins chers, plus petits et plus fiables que les relais classiques el-mech pour la commutation.

Remarque: dans les applications automobiles, une batterie de voiture de 12 V est utilisée pour alimenter la bobine d'un relais et la même puissance de 12 V est celle qui est commutée par le relais. Parfois, un relais commute simplement une autre ligne de signal, c'est-à-dire sans charge de puissance élevée. Et encore, je ne vois pas de transistors à l'intérieur. Donc, je crois qu'il y a une bonne raison pour que cela se fasse de cette façon, et je dois manquer quelque chose ici. :-)

Les relais sont beaucoup plus stables en température: un relais scellé présente essentiellement les mêmes caractéristiques à -30 ° C et à + 70 ° C, les deux températures étant communes aux voitures. Un transistor fonctionne assez différemment à -30 ° C et à + 70 ° C, le schéma doit donc être conçu pour prendre en compte ces variations.

J'ai déjà travaillé sur un produit dont la plage de température commençait à -55 ° C et qui utilisait à la fois des relais et des dispositifs à semi-conducteurs. La partie amusante de la conception réside dans le fait qu’en dessous de -20 ° C, seule la partie relais est alimentée, ce qui active les aérothermes et ne déclenche la partie semi-conductrice que lorsque la température atteint 0 ° C.

Les relais offrent également une isolation galvanique, ce qui limite efficacement les défauts. Les défaillances courantes, telles que les courts-circuits, n'endommagent généralement qu'un seul relais, alors que dans le cas de circuits à transistors, plusieurs périphériques sont affectés. Je parie que les gens veulent toujours que le moteur de leur voiture tourne, même lorsque le climatiseur ou un lève-vitre meurt.

Une voiture est (encore, à l'ère moderne) un environnement dur électriquement. L '"alimentation 12 V" est généralement comprise entre 13,5 et 15 V et peut parfois atteindre 80 V ou plus. Il peut également y avoir des débris de haute fréquence sur les fils des bougies.

Les relais supportent cet abus un peu mieux que les transistors, au moins pour "un prix similaire".

Les relais sont tout simplement éprouvés. Je pense que la réponse est simple comme ça.

Les mécaniciens veulent souvent une solution simple qui fonctionne bien. Il est simplement dans l’esprit des gens de commuter un circuit avec des relais.

Mon frère monte des équipements spéciaux sur des camions pour le travail. Il doit toujours changer quelque chose qu’il trouve: "Oh, mettons un relais là-dedans!". Et il a raison. Pourquoi pas? C'est souvent la solution la plus simple et cela fonctionne bien.

Dans certaines situations, le retour acoustique peut également être utilisé. Pensez simplement à votre indicateur.

La tension dans une voiture n’est que d’environ 12 V, ce qui signifie que même des composants à puissance modérée peuvent attirer des courants importants. Le tableau de bord de ma voiture est éclairé par quatre ampoules 12V 2W. Ils tirent un courant de 666mA juste pour éclairer le tableau de bord! Si vous regardez les fusibles de tous les circuits de votre voiture, même le plus petit sera de 5A. La plupart auront une plage de 10 à 20 A et certains même plus que cela. La raison pour laquelle les relais sont si populaires est qu’ils sont durables, qu’ils ont une faible résistance de contact et qu’ils sont (parfois) meilleur marché que les composants à l’état solide qui peuvent gérer le même courant. De nombreuses voitures modernes utilisent effectivement des relais à semi-conducteurs, mais ils ont le même type d’emballage en brique afin de ne pas confondre les mécanismes.

Les relais ont quelques avantages par rapport aux transistors.

1. Ils ont une très faible résistance. Dans un système basse tension à haute puissance, ceci est précieux car il améliore l'efficacité et élimine le besoin de dissipation thermique.
2. Ils ont très peu de fuites lorsqu'ils sont éteints. Ainsi, leurs sorties peuvent être connectées à une alimentation de batterie non commutée sans se soucier de leur épuisement.
3. Ils sont robustes contre les pointes, les surtensions, les variations de température etc.
4. Ils fournissent l'isolement. Bien que les motifs dans une voiture finissent par se combiner, l'isolement est toujours utile pour garder le contrôle de l'endroit exact où les courants de retour s'écoulent.
5. Ils peuvent être facilement utilisés pour la commutation côté haut ou côté bas et leurs entrées peuvent être commutées haut ou bas. L'utilisation de fets à canal N (le type le plus performant) pour la commutation côté haut nécessite une tension de commande de grille supérieure à la tension d'alimentation principale.

Les relais présentent également quelques inconvénients par rapport aux transistors.

1. La bobine nécessite un peu de puissance.
2. Le cycle-vie est limité
3. Ils sont physiquement grands

Donc, pour les équipements de forte puissance, les relais changent rarement. Pour les commandes complexes et / ou à grande vitesse, les composants électroniques à semi-conducteurs sont généralement gagnants.

Puis-je garder cela très simple? La voiture a un ensemble de conditions dans lesquelles elle fonctionne beaucoup. Et comme d'autres ci-dessus l'ont indiqué, ils sont assez importants. Les exigences incluent un modèle de performance solide pour la qualité des composants.

En bout de ligne ... la raison des relais sur des dispositifs à l'état solide est résumée en un seul mot.

PRIX.

Il est meilleur marché de fournir des relais que de fournir des dispositifs à semi-conducteurs pour remplir cette fonction. Lorsque le prix des dispositifs à semi-conducteurs est inférieur à celui des relais, les constructeurs automobiles passent aux dispositifs à semi-conducteurs. Le coût est un facteur important lorsqu'il faut prendre de telles décisions.

Modifier:

Un relais de 10 ampères coûte 10 fois plus cher qu'un mosfet de puissance automobile de 10 ampères. - Passerby

Donc, je ne suis pas tout à fait sûr que ce soit une comparaison juste. Je pense que la plupart des relais automobiles ont plus de courant que cela. (25 à 60 ampères?) De plus, rappelez-vous que nous sommes totalement isolés entre le signal et la sortie avec le relais. Supposons que les constructeurs automobiles souhaitent conserver ce concept d'isolation. Combien coûte un mosfet opto-isolé de 30 ampères? Oh, et mieux placez cela dans un joli conteneur enfichable, mieux si c'est une solution idéale pour remplacer un relais existant.

De plus, il existe un autre facteur lié au PRIX. N'oubliez pas qu'il existe des fournisseurs quelque part qui ont investi des millions et des millions de dollars pour automatiser et configurer leurs usines de fabrication de relais. En outre, ils emploient tout un groupe de personnes. Que pensez-vous que ces gars-là facturent pour les relais? Réponse: Autant qu'ils pensent pouvoir s'en sortir. Devinez ce qui se passe lorsque les constructeurs d'équipement d'origine (OEM) du secteur automobile communiquent à ceux qui envisagent de passer à la technologie Mosfet ... vous l'aurez deviné, le prix baisse immédiatement. Peu importe qu'ils perdent de l'argent, ils ont un amortissement énorme, des coûts fixes et beaucoup d'employés.

Cela ne m'étonnerait pas qu'un réel avantage en termes de prix des Mosfets par rapport aux relais soit différé dans sa mise en œuvre pour des raisons purement commerciales pour une période de cinq ans, par exemple. Cela ne me surprendrait pas non plus si certaines de ces entreprises avaient des accords privilégiés avec les équipementiers (par exemple, je veux investir beaucoup d’argent dans mon processus pour réduire mes coûts de main d’œuvre et donc mon prix, mais je ne le ferai que si J'ai un engagement contractuel de cinq ans pour le produit.)

Les relais seront utilisés à la place des composants semi-conducteurs pour les raisons suivantes

1. Plus durable - plages de température de fonctionnement larges, pointes.
2. pas besoin de dissipateur de chaleur.
3. très faible résistance à l'état.
4. Isole complètement la charge dans l'état bloqué.
5. Coût bas comparé au même semi-conducteur conducteur actuel.
6. Point de vue du service - (la plupart des relais et des fusibles automobiles sont plug and play ...) - ce qui est difficile lorsque nous utilisons un semi-conducteur (il faut le retirer du circuit imprimé)