Relais et transistors : Choisir le meilleur outil pour accomplir le travail

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Pour faire un bon travail, quel qu’il soit, il faut s’équiper des outils adaptés. Mais dans la vie, le bon outil ou le bon composant n’est pas toujours une évidence. Par exemple, si vous devez enfoncer un clou, un marteau fait très bien l’affaire. Mais pour couper un morceau de bois, vous pouvez utiliser une scie sur table, une scie à onglet, une scie sauteuse, une scie à traction, une toupie, un couteau, une découpeuse laser ou tout autre dispositif. Ces outils coupent tous du bois, mais certains peuvent être mieux adaptés que d’autres à des tâches spécifiques.

Le monde de l’ingénierie connaît bien ce combat, et les transistors et les relais en sont un parfait exemple. En principe, les deux dispositifs font le même travail, ils activent et désactivent le flux de courant, mais ils s’appuient sur des méthodes très différentes. Selon votre expérience et votre secteur d’activité, vous pouvez opter pour l’un ou l’autre, mais chaque dispositif présente ses propres avantages et inconvénients. Pour évaluer lequel conviendra le mieux à votre application, il est important de comprendre les caractéristiques de chacun.

Des relais fiables

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Les relais sont une technologie éprouvée et ils commutent physiquement les contacts comme si vous actionniez vous-même un interrupteur. En général, ils utilisent un interrupteur à lames électromagnétiques qui permet à un petit signal électrique de commuter des tensions beaucoup plus élevées.

Les relais se distinguent des transistors sur quelques points essentiels. Voici cinq de leurs principales différences :

  • •  Les relais gèrent des charges de courant et de tension beaucoup plus élevées.

  • •  Les relais peuvent commuter des charges indépendamment du circuit interne de l’appareil.

  • •  Les relais peuvent gérer des charges de courant alternatif (CA) ou de courant continu (CC).

  • •  Les relais n’ont pas de fuite de courant. Un relais est entièrement allumé ou éteint.

  • •  Les relais présentent une très faible résistance. D’un point de vue électrique, un relais fermé est pratiquement identique à un fil non rompu.

La plupart des relais comportent un contact NO (normalement ouvert) et NC (normalement fermé), ce qui vous permet soit de fermer le circuit lorsqu’il est alimenté (NO), soit d’ouvrir le circuit (NC). Vous pouvez utiliser simultanément NO et NC, si nécessaire.

Les relais émettent un clic audible lorsqu’ils sont activés ou désactivés. Cela présente des avantages mais cela peut être un inconvénient si vous souhaitez une installation silencieuse. Certains relais vous permettent d’observer visuellement leur état. D’autres disposent d’un bouton de dérivation/test ou d’un interrupteur pour actionner le relais manuellement.

La commutation est beaucoup plus lente qu’avec les transistors, et les contacts peuvent « rebondir », ce qui donne un signal qui s’allume et s’éteint momentanément lorsque vous actionnez l’interrupteur.

Les relais consomment également une quantité relativement importante de courant à l’état actif. Il existe des relais à verrouillage qui n’ont besoin de courant que pour s’allumer et s’éteindre.

Enfin, les relais sont généralement beaucoup plus grands que les transistors, et ce sont des dispositifs électromagnétiques, ils peuvent donc provoquer des interférences de flux électromagnétique (CEM).

Transistors : Vitesse et simplicité

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Les transistors permettent au courant de circuler entre le collecteur et l’émetteur, par opposition à un interrupteur marche/arrêt. Ils n’utilisent aucune pièce mobile. Au lieu de cela, en présence d’une tension positive, le transistor fait varier la conductivité du matériau du transistor. Voici huit caractéristiques spécifiques aux transistors, par opposition aux relais :

  • •  Ils sont beaucoup plus rapides que les relais. Les plages de commutation sont généralement de l’ordre de la nanoseconde, (10-9 seconde), soit des ordres de grandeur plus rapides que le relais équivalent.

  • •  Les transistors peuvent se comporter comme des dispositifs analogiques, permettant l’amplification des signaux.

  • •  Ils sont beaucoup plus petits que le relais équivalent.

  • •  Les transistors sont silencieux, et n’indiquent pas s’ils sont activés.

  • •  Vous pouvez utiliser un transistor pour permettre à un signal de commuter une charge plus importante, mais il n’est pas entièrement indépendant. Les concepteurs doivent en savoir plus sur le dispositif commuté que lorsqu’ils utilisent un relais.

  • •  Vous devrez spécifier correctement votre transistor, alors que les relais peuvent tolérer une large gamme de types de puissance.

  • •  Ils sont abordables.

  • •  Vous ne pouvez pas utiliser un transistor avec le courant alternatif.

Composants électroniques similaires

Les transistors et les relais classiques ont des applications pratiquement illimitées, mais ces solutions spécialisées accomplissent des tâches similaires.

  • •  Relais statique : sorte d’hybride entre un relais classique et un transistor, ces relais commutent une charge à l’aide d’une LED activée par le circuit de commande. La LED active un MOSFET activé par la lumière qui contrôle la charge. Ces dispositifs sont silencieux, commutent en une milliseconde ou moins, et sont plus fiables que les relais traditionnels.

  • •  Relais contacteurs : les relais contacteurs sont optimisés pour la commutation de courants importants, comme le démarrage de moteurs électriques. Ces dispositifs ne comportent généralement que des contacts NO.

  • •  TRIAC : Abréviation de « triode pour courant alternatif », le TRIAC est un dispositif à semi-conducteurs qui permet au courant de circuler dans les deux sens à travers deux bornes principales. Une broche de porte active ces dispositifs.

  • •  Puce d’ordinateur : vous n’avez peut-être pas envie de développer votre propre dispositif informatique en partant de zéro, mais il faut savoir que ces puces contiennent des milliards de transistors dans un boîtier qui peut facilement tenir dans la paume de votre main. C’est une merveille de miniaturisation.

Quand utiliser les relais et les transistors

Pour les charges très élevées ou inconnues, un relais est votre meilleure option et c’est également la plus pratique. Choisissez un transistor pour les petites charges, lorsque la consommation d’énergie est importante, ou si vous devez commuter quelque chose des millions ou des milliards de fois. Pour une solution spécialisée, les dispositifs supplémentaires décrits présentent d’autres options.

Un ingénieur réfléchi réévalue périodiquement les composants et les méthodes qu’il a choisis. Peut-être qu’un relais SSR pour votre application n’est pas disponible ou est trop coûteux. Ou peut-être qu’un client essaie sans cesse d’appliquer une charge inappropriée sur la sortie de votre transistor. Quel que soit votre problème, considérez que la solution idéale n’est peut-être pas l’outil standard sur lequel vous avez toujours compté.


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