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

Los relés son mucho más estables en cuanto a 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 bastante 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 en -55°C, que usaba tanto relés como dispositivos semiconductores. La parte divertida del diseño era que por debajo de -20 °C solo se activaba la parte del relé, lo que activaba los calentadores de aire y solo encendía la parte del semiconductor una vez que la temperatura alcanzaba los 0 °C.

Los relés también ofrecen aislamiento galvánico, que limita las fallas de manera efectiva. Las fallas comunes, como los cortocircuitos, generalmente dañan solo un 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 automóvil funcione incluso cuando el aire acondicionado o el elevador de la ventana mueren.

Un automóvil es (todavía, en la era moderna) un entorno eléctricamente duro. 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 basura de alta frecuencia en los cables de las bujías.

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

El voltaje en un automóvil es de solo 12 V, lo que significa que incluso los componentes de potencia moderada pueden generar grandes corrientes. El tablero de mi automóvil está iluminado por cuatro bombillas de 12 V y 2 W. ¡Dibujan una corriente de 666 mA solo para encender el tablero! Si observa los fusibles de todos los circuitos de su automóvil, incluso el más pequeño será de 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 baja resistencia de contacto y (a veces) son más baratos que los componentes de estado sólido que pueden manejar la misma corriente. Muchos autos modernos en realidad usan relés de estado sólido, pero vienen en el mismo tipo de empaque de ladrillo para no confundir a los mecánicos.

Los relés están bien probados. Creo que la respuesta es así de simple.

Los mecánicos a menudo quieren una solución simple, que funcione bien. Está en la mente de la gente cambiar un circuito con relés.

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

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

Los relés tienen algunas ventajas sobre los transistores.

1. Tienen una resistencia de encendido muy baja. En un sistema de bajo voltaje y alta potencia, esto es valioso ya que mejora la eficiencia y elimina la necesidad de disipación de calor.
2. Tienen fugas muy bajas cuando están apagados. Por lo tanto, sus salidas se pueden conectar a la energía de la batería no conmutada sin preocuparse por agotar la batería.
3. Son robustos contra picos, sobretensiones, variaciones de temperatura, etc. El entorno de un automóvil es un lugar duro, tanto eléctrica como térmicamente, y diseñar circuitos de transistores para sobrevivir requiere un poco de trabajo adicional.
4. Proporcionan aislamiento. Si bien las conexiones a tierra en un automóvil eventualmente 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 del lado alto o bajo y sus entradas pueden ser conmutadas por el lado alto o bajo. El uso de fets de canal N (el tipo de mejor rendimiento) para la conmutación del lado alto requiere un voltaje de accionamiento de puerta superior al voltaje de la fuente de alimentación principal.

Los relés también tienen algunas desventajas sobre los transistores.

1. La bobina requiere bastante potencia.
2. El ciclo de vida es limitado.
3. son fisicamente grandes

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

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

En pocas palabras... la razón de los relés sobre los 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 bajen de precio por debajo del de los relés, los fabricantes de automóviles 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 mosfet de potencia de grado automotriz de 10 amperios. – transeúnte

Por lo tanto, no estoy muy seguro de que sea una comparación justa. Estoy pensando que la mayoría de los relés automotrices transportan 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 de 30 amperios con aislamiento óptico que va a funcionar? Ah, y mejor colóquelo en un buen contenedor de enchufe, mejor si es un reemplazo perfecto para 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 mejorar sus plantas de fabricación de relés. Además emplean a un montón de gente. ¿Cuánto crees que cobran esos tipos por los relevos? Respuesta: Tanto como crean que pueden salirse con la suya. Adivinen lo que sucede cuando los fabricantes de equipos originales (OEM) automotrices les dicen a esas personas que están pensando en cambiarse a la tecnología Mosfet... lo adivinaron, 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 los Mosfets sobre los relés se retrase en la implementación por razones puramente comerciales durante un período de, digamos, cinco años. Tampoco me sorprendería si algunas de esas empresas tuvieran tratos preferenciales con los OEM (por ejemplo, quiero invertir mucho dinero en mi proceso para reducir mis costos de mano de obra 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 por las siguientes razones

1. Más duradero: amplios rangos de temperatura de funcionamiento, picos.
2. sin necesidad de disipador de calor.
3. muy bajo en la resistencia estatal.
4. Aísla la carga completamente en estado apagado.
5. Bajo costo en comparación con el mismo semiconductor conductor de corriente.
6. Punto de vista del servicio: (la mayoría de los relés y fusibles de los automóviles son plug and play...), lo cual es difícil cuando usamos semiconductores (tiene que quitarse de la placa de circuito impreso)

Otra cosa acerca de los relés en comparación con los semiconductores/transistores es que los relés son más fáciles de reemplazar por los mecánicos que todos los sistemas eléctricos de transistores para la reparación de automóviles.