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Tendance uelle que soit sa tech- nologie, le relais a pour mission de commuter un circuit électrique suivant l’état d’une commande. A première vue, un simple semiconducteur à trois électrodes (transistor bipolaire, Jfet, Mosfet, thyristor, triac…), ou un circuit plus ou moins com- plexe à diodes (modulateur en anneau) est apte à remplir cette fonction. Dans la pratique, sa réalisation n’est pas aussi élémentaire car certains impératifs spécifiques doivent être pris en considéra- tion. Ceux-ci sont liés à la nature du signal véhiculé, signal dont on entend naturellement pré- server l’intégrité, et aux diverses contraintes d’isolation. Il peut ainsi s’agir d’éviter le couplage intempestif en mode commun entre le circuit à commuter et celui de commande. Ou encore de bloquer les différences de potentiel de mode commun qui mettraient en danger les compo- sants de l’un ou l’autre des cir- cuits. Sans omettre les problèmes ayant trait à la sécurité électrique, qui se posent avec acuité dans le cas d’éléments de forte puissance ou reliés directement au secteur, ou de réseaux filaires… Il est important de souligner qu’un commutateur analogique n’est ici pas assimilable à un relais, dans la mesure où l’isola- tion galvanique entre la com- mande et le commutateur pro- prement dit est inexistante. Il en résulte le plus souvent des inter- rogations quant à la façon de rou- ter les circuits de « masse », afin de minimiser le couplage entre les deux circuits. Pourquoi choisir un relais ? Le relais électromécanique est conceptuellement simple. Il s’agit d’un commutateur mécanique, comportant une certaine confi- guration de plusieurs contacts et de pôles, mû par un actionneur électrique (figure 1). Générale- ment, ce dernier est un électro- aimant avec un rappel par res- sort. Le circuit de signal est alors com- muté par un système conven- tionnel, que d’aucuns pourraient qualifier d’archaïque, constitué de pastilles à contact ou de lames souples (ILS). Ces relais présentent l’attrait de commuter aussi bien des cou- rants alternatifs que des courants continus, mais aussi de fonction- ner avec une dynamique consi- dérable de signal commuté. Ils n’ajoutent aucun bruit et distor- sion au signal et sont seulement pénalisés par la capacité de com- mutation des contacts. La résistance de contact peut être extrêmement faible et l’isolation à l’état ouvert très importante. Toutefois,des phénomènes para- sites apparaissent aux fréquences élevées : couplage entre circuits commutés pour les relais multi- polaires, diminution de l’isola- tion à l’état ouvert par effet capa- citif entre contacts, effet de 40 Février 2005 n°155 - Electronique COMPOSANTS PASSIFS Le relais électromécanique a encore de beaux jours devant lui Le remplacement des dispositifs électromé- caniques par des sous-ensembles à l’état solide se révèle d’ordinaire avantageux. Toutefois,lorsqu’il s’agit de commuter des petits signaux ou des puissances élevées, aucun système ne réunit l’ensemble des caractéristiques qui font qu’un relais méca- nique reste incontournable. Q Rappel par ressort Contacts Bras Bobine d'entrée Coeur FIGURE 1 Concept mécanique d’un relais électromécanique à armature. Le rappel du contact en position ouverte est ici assuré par l’élasticité de la lamelle formant ressort. Le relais électromécanique à armature Les relais bistables Les relais bistables (latching relays) n’ont pas de position de repos fixe, contrairement aux relais ordinaires dont le contact est maintenu au repos par un ressort de rappel ou un aimant permanent. A l’instar d’un circuit logique séquen- tiel, leur initialisation doit donc être prévue dans le système de commande (logiciel), si l’on désire que leur position soit déterminée à un instant donné. Alors que les relais conven- tionnels ont des pièces magnétiques en matériaux « doux », les relais bistables emploient des matériaux « durs ». Ces derniers conservent une aimantation rémanente lorsque le courant de commande a disparu. La position des contacts dépend du sens de cette aimantation rémanente à deux états possibles. Il existe deux types de relais bistables : ceux qui possè- dent une seule bobine et ceux qui en ont deux. Dans les relais bistables à une seule bobine, le positionne- ment des contacts est fonction du sens du courant qui circule dans la bobine. Dans les relais bistables à deux bobines, il dépend de la bobine dans laquelle on fait circuler le courant. L’avantage des relais bistables est de maintenir leurs deux positions sans consommer d’énergie. Avec un relais conventionnel, seule la position « repos » est maintenue sans consom- mation d’énergie. Cette caractéristique est intéres- sante dans les systèmes où la consommation ou la dissipation de chaleur sont critiques, mais aussi dans ceux qui utilisent un très grand nombre de commuta- teurs (matrices de commu- tation par exemple).

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uelle que soit sa tech-nologie, le relais a pourmission de commuterun circuit électriquesuivant l’état d’une

commande. A première vue, unsimple semiconducteur à troisélectrodes (transistor bipolaire,Jfet, Mosfet, thyristor, triac…), ouun circuit plus ou moins com-plexe à diodes (modulateur enanneau) est apte à remplir cettefonction.Dans la pratique, sa réalisationn’est pas aussi élémentaire carcertains impératifs spécifiquesdoivent être pris en considéra-tion. Ceux-ci sont liés à la naturedu signal véhiculé, signal donton entend naturellement pré-server l’intégrité, et aux diversescontraintes d’isolation. Il peutainsi s’agir d’éviter le couplageintempestif en mode communentre le circuit à commuter etcelui de commande. Ou encorede bloquer les différences depotentiel de mode commun quimettraient en danger les compo-sants de l’un ou l’autre des cir-cuits. Sans omettre les problèmesayant trait à la sécurité électrique,qui se posent avec acuité dans lecas d’éléments de forte puissanceou reliés directement au secteur,ou de réseaux filaires…Il est important de soulignerqu’un commutateur analogique

n’est ici pas assimilable à unrelais, dans la mesure où l’isola-tion galvanique entre la com-mande et le commutateur pro-prement dit est inexistante. Il enrésulte le plus souvent des inter-rogations quant à la façon de rou-ter les circuits de «masse», afinde minimiser le couplage entreles deux circuits.

Pourquoi choisir un relais?Le relais électromécanique estconceptuellement simple. Il s’agitd’un commutateur mécanique,comportant une certaine confi-guration de plusieurs contacts etde pôles, mû par un actionneur

électrique (figure 1). Générale-ment, ce dernier est un électro-aimant avec un rappel par res-sort.Le circuit de signal est alors com-muté par un système conven-tionnel, que d’aucuns pourraientqualifier d’archaïque, constituéde pastilles à contact ou de lamessouples (ILS).Ces relais présentent l’attrait decommuter aussi bien des cou-rants alternatifs que des courantscontinus, mais aussi de fonction-ner avec une dynamique consi-

dérable de signal commuté. Ilsn’ajoutent aucun bruit et distor-sion au signal et sont seulementpénalisés par la capacité de com-mutation des contacts.La résistance de contact peut êtreextrêmement faible et l’isolationà l’état ouvert très importante.Toutefois, des phénomènes para-sites apparaissent aux fréquencesélevées: couplage entre circuitscommutés pour les relais multi-polaires, diminution de l’isola-tion à l’état ouvert par effet capa-citif entre contacts, effet de

40 Février 2005 n°155 - Electronique

COMPOSANTS PASSIFS

Le relais électromécaniquea encore de beaux joursdevant luiLe remplacement des dispositifs électromé-

caniques par des sous-ensembles à l’étatsolide se révèle d’ordinaire avantageux.

Toutefois, lorsqu’il s’agit de commuter despetits signaux ou des puissances élevées,

aucun système ne réunit l’ensemble descaractéristiques qui font qu’un relais méca-

nique reste incontournable.

Q

Rappel par ressort

Contacts

Bras

Bobined'entrée

Cœur

FIGURE 1

Concept mécanique d’un relais électromécanique à armature. Lerappel du contact en position ouverte est ici assuré par l’élasticitéde la lamelle formant ressort.

Le relais électromécanique à armature

Les relais bistables Les relais bistables(latching relays) n’ont pas de position de reposfixe, contrairement auxrelais ordinaires dont lecontact est maintenu aurepos par un ressort derappel ou un aimantpermanent. A l’instar d’un circuit logique séquen-tiel, leur initialisation doitdonc être prévue dans lesystème de commande(logiciel), si l’on désire que leur position soit

déterminée à un instantdonné.Alors que les relais conven-tionnels ont des piècesmagnétiques en matériaux«doux», les relais bistablesemploient des matériaux«durs». Ces derniersconservent une aimantationrémanente lorsque lecourant de commande adisparu. La position descontacts dépend du sens decette aimantation rémanenteà deux états possibles.

Il existe deux types de relaisbistables : ceux qui possè-dent une seule bobine etceux qui en ont deux. Dansles relais bistables à uneseule bobine, le positionne-ment des contacts estfonction du sens du courantqui circule dans la bobine.Dans les relais bistables àdeux bobines, il dépend de labobine dans laquelle on faitcirculer le courant.L’avantage des relaisbistables est de maintenir

leurs deux positions sansconsommer d’énergie. Avecun relais conventionnel,seule la position « repos»est maintenue sans consom-mation d’énergie. Cettecaractéristique est intéres-sante dans les systèmes oùla consommation ou ladissipation de chaleur sontcritiques, mais aussi dansceux qui utilisent un trèsgrand nombre de commuta-teurs (matrices de commu-tation par exemple).

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Note
comparaison entre le relais bistable( avec une bobine ou deux bobine)
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l’inductance du circuit de signal.Pour une utilisation en RF, il estenvisageable de faire appel à desrelais miniatures spéciaux (Tele-dyne),à certains relais reed,voireà des relais coaxiaux. Enfin, dansles cas extrêmes, les commuta-teurs de guide d’ondes motori-sés peuvent s’apparenter, d’unpoint de vue fonctionnel, à desrelais.Enfin, pour des fonctions desécurité (disjoncteur), le relaisconventionnel, correctement di-mensionné, est relativement sûr.Les types de défaillances pos-sibles proviendront de l’état dela soudure des contacts sous l’ef-fet des surcharges, et de la rup-ture ou de l’affaiblissement duressort de rappel.Dans l’immense majorité des cas,le circuit de commande d’unrelais est constitué par un bobi-nage, qui sera soit un électro-aimant pour les relais conven-tionnels, soit un solénoïde pourles relais à contacts souples. Defait, pour le circuit d’attaque, lerelais présente une impédancedont la composante inductive estrarement négligeable. Un cou-rant doit être appliqué pouractionner les contacts et, pour laplupart des relais, une certainevaleur de courant sera mainte-nue pour conserver l’état « tra-vail » dans le circuit commuté.A cause de l’inductance, le cou-rant ne s’établit pas immédiate-ment dans la bobine. Mais, sur-tout, la rupture brutale du courant

entraîne une surtension impor-tante (loi de Lenz), qui imposeune protection si le circuit d’at-taque est une électronique rapide.La méthode classique consiste àdisposer une diode en parallèlesur la bobine. Si cette diode estintégrée dans le boîtier du relais,la connexion du circuit de com-mande s’effectuera en respec-tant sa polarité. Autrement, labobine peut être placée dans l’unou l’autre sens, et même, danscertains cas, être alimentée encourant alternatif.Comme pour tout commutateurmécanique, les contacts des relaissont sujets au phénomène derebond (figures 2 et 3). Celui-ciest minimal pour une valeur bienprécise de courant dans la bobine.Une intensité inférieure ne ga-rantirait pas une commutationfranche et rapide, tandis qu’unevaleur supérieure provoqueraitdes rebonds encore plus mar-qués.L’avantage des relais est de pro-curer une isolation presque aussi

élevée que souhaitée entre lescircuits de signal et de com-mande. Le seul obstacle aux iso-lations extrêmes est la contraintede miniaturisation souvent impo-sée aux produits. Néanmoins,

certains relais miniatures pourmontage sur circuit imprimé sontconformes aux exigences impo-sées pour la commutation decircuits directement reliés au secteur.Signalons enfin que les relaissont parfois dotés de fonctionsspéciales. Par exemple, quelquesmodèles bistables (encadré) per-mettent de réaliser des systèmeslogiques industriels particulière-ment robustes, notamment desdispositifs séquentiels utilisantdes contacts d’autoalimentation.On se souviendra, pour la petitehistoire, que les billards élec-triques étaient animés par deslogiques à relais, avant l’avène-ment du microprocesseur.

Pourquoi choisir un dispositif statique?Deux raisons essentielles peu-vent inciter à choisir un disposi-tif à l’état solide, là où, de primeabord, un relais pourrait fairel’affaire.La première raison est d’ordreéconomique. Un relais comporteeffectivement de nombreusespièces et sa fabrication est coû-teuse. Il n’est de ce fait pas tou-jours compétitif par rapport àune alternative entièrement élec-tronique. La seconde raison esttechnique. Le relais présente ungros défaut : sa vitesse de com-mutation n’est pas du mêmeordre de grandeur que celle descomposants électroniques. Là oùl’on aimerait avoir des microse-condes, voire beaucoup moins, lerelais agit en plusieurs millise-

41Février 2005 n°155Electronique -

+

–5 V

FIGURE 2

Circuit de mesure des rebonds d’un relais. Le système de commandeet le circuit de bobine ne sont pas représentés.

Mesure des rebonds

0

–1

1

2

3

4

5

6

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Tension (V)

Temps (µs)

Premier contact Etat stable

FIGURE 3

Le contact s’établit définitivement au bout de 80µs, ce qui estmeilleur d’un ordre de grandeur par rapport aux relais plus conven-tionnels à armature (source National Instruments).

Les rebonds d’un relais reed

Durée de vie Du fait de la technologie solide, le relais statique offre une longévité nettement supérieure. En l’absence de pièce mobilesusceptible d’usure ou de déformation, la durée de vie est virtuellement illimitée.

Fiabilité En début de vie, les relais statiques et mécaniques présentent un niveau de fiabilité similaire. Toutefois, au fil du temps, le relais statique montre sa supériorité pour les mêmes raisons que ci-dessus. De plus, le fonctionnement exempt de rebondsassure au relais statique un meilleur contrôle de la charge.

Tension De par sa constitution, le relais statique présente presque toujours une isolation entre entrée et sortie supérieure à celle d’isolement des relais électromécaniques. Dans de nombreuses applications de télécommunications, un isolement minimum de 3750V

alternatifs est requis, faisant clairement du relais statique le choix optimal pour les télécommunications.

Résistance Les relais électromécaniques ont une résistance à l’état passant de l’ordre de grandeur de 100mΩ alors que les relais de conduction statiques présentent environ 10Ω. Cette valeur plus élevée est due aux caractéristiques des Mosfet. La valeur très basse

des relais mécaniques permet une capacité supérieure en courant et un moindre affaiblissement du signal.

Capacité Les relais électromécaniques ont une capacité de sortie typiquement inférieure à 1pF alors que les relais statiques ont une de sortie capacité de sortie supérieure à 20pF. Cette capacité est un problème pour les hautes fréquences et contre-indique les relais

statiques pour les applications HF.

Dimensions Les éléments internes des relais conditionnent les dimensions externes du boîtier. Comme il y a des pièces mécaniques dans les relais (bobine, noyau, bras, leviers de contacts, ressort…), la miniaturisation est limitée par les dimensions de ces pièces.A l’inverse, les relais statiques sont conditionnés par les dimensions des semiconducteurs et peuvent évidemment être fabriqués dans des boîtiers beaucoup plus petits.

Source: SSO

I.- Relais électromécanique vs. relais statique Mos

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Note
constitution de la partie commande de la bobine
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aux applications de puissance. Ilmet en œuvre des techniques decommutation au zéro de tensionpour ne pas générer d’harmo-niques indésirables, ou encoredes fronts préjudiciables auxcharges réactives. On notera queles applications de forte puis-sance dissipent un peu de cha-leur et nécessitent éventuelle-ment un radiateur, contrairementaux relais électromécaniques quin’en ont nul besoin.Typiquement l’isolation entre lacommande et le circuit commutéest réalisée par un coupleuroptique. Ce qui garantit aisémentles tensions d’isolation prescritespour la commande de circuits aupotentiel du secteur.

Les applications en petitssignauxDe nombreuses applicationsrequièrent la commutation de«petits signaux», avec une iso-lation vis-à-vis de l’extérieur.Cette isolation répond essentiel-lement à deux contraintes: l’in-tégrité du signal (parasitage designaux analogiques sensiblespar les signaux numériques enmode commun émis par le sys-tème) et la sécurité électrique.En audio (préamplificateurs,amplificateurs intégrés, lecteursde CD/DVD, matrices de com-mutation professionnelles), deux

technologies sont usitées. Celles-ci se partagent le marché à partssensiblement égales.La première exploite des relaisminiatures afin de ne pas per-turber le signal et garantir unhaut niveau d’isolation. Cepen-dant, la commutation s’effectuebruyamment, sauf avec des relaisà lames souples. La solution estcoûteuse et peut de surcroît serévéler encombrante.La seconde voie tire profit descommutateurs analogiques inté-grés, à usage général ou optimi-sés pour l’audio. On renonce icide facto à l’isolation complète descircuits.Les lecteurs de disques (CD/SACD/DVD) et les convertisseursN/A audio intègrent tous uninterrupteur qui court-circuiteles sorties audio analogiques, tantque le signal lu n’est pas valide.Cette fonction est le plus souventremplie par un relais miniature,exceptionnellement par un tran-sistor.Grosses consommatrices depoints de commutation, les grillesde commutation audiovisuellessont des éléments importantsdans les installations profes-sionnelles. Les grilles audio ana-logiques sont souvent réaliséesavec des relais miniatures. Lesgrilles vidéo analogiques, elles,ne se servent pas de relais car, àmesure de la montée en fré-quence, les performances entermes de diaphonie et d’isola-tion ne sont plus suffisantes. Deplus, la commutation doit s’ef-fectuer rapidement et à des ins-tants précis, c’est-à-dire pendantles intervalles de synchronisa-tion.On opte alors usuellement pourdes commutateurs ou des mul-tiplexeurs analogiques,en renon-çant à l’isolation galvanique entreles voies de signaux. L’isolationpar rapport aux circuits de com-mande sera, si besoin est, obte-nue au moyen d’optocoupleurs.La commutation de signauxaudiovisuels numériques pré-sente moins de difficultés puis-qu’elle peut s’effectuer à l’aidede composants logiques. L’isola-tion est réalisée sur les entrées/sorties au moyen de transforma-teurs, d’optocoupleurs ou de cou-pleurs capacitifs.En instrumentation, les signauxissus de capteurs divers sont par

42 Février 2005 n°155 - Electronique

condes. Un tel temps de réactionest, dans de nombreuses appli-cations, rédhibitoire.L’encombrement peut être éga-lement un facteur de choix. Bienque l’extrême miniaturisation nepermette pas de maintenir destensions d’isolement élevées,l’adoption de relais statiques setraduit souvent par une diminu-tion de la taille des éléments. Neserait-ce qu’en raison de la dispa-rition de la volumineuse bobine.Enfin, signalons aussi la consom-mation du circuit de commande,qui peut être excessive à partird’une certaine puissance com-mutée, ainsi que les problèmesde fiabilité des pièces mécaniquesdu relais: érosion progressive descontacts ou soudure de ceux-cilors des fortes surcharges, usuredes pièces en mouvement, etc.

Par quoi remplacer les relais?Dans les systèmes à l’état solideintégrés qui sont destinés à sesubstituer aux relais, la fonctionde commutation est toujoursséparée de celle d’isolement. Descircuits intermédiaires d’attaqueou de commande sont souventnécessaires. En outre, le compo-sant de commutation est fré-quemment assisté d’une mul-titude de composants divers,destinés à en assurer la sécuritédans les conditions extrêmes.Le type d’élément commutateurdépend largement de la naturedu circuit à commuter. Pour lessignaux continus ou unipolaires,un simple transistor (bipolaire,Darlington ou Mosfet ou IGBTselon le niveau de puissance)pourra convenir.Pour les signauxbipolaires ou alternatifs, recourirà un composant tolérant lessignaux continus, placé dans ladiagonale d’un pont de diodes,est une possibilité.Le prix à payerest l’augmentation importante

des pertes à l’état passant. Maisil est aussi concevable de faireappel à des composants plusappropriés comme les thyristors(montés dans un pont ou tête-bêche) et les triacs.Pour les petitssignaux et les applications detélécommunications, la sortie àdeux optoMOS complémentaires(SSO,Clare) est envisageable.Desvaleurs limites de 400 V/150 mAsont courantes, mais les produitsne sont pas spécifiés en termesde qualité de signal (distorsions,intermodulation, etc.).Les optocoupleurs sont assimi-lables à des relais statiques defaible puissance, mais leur cir-cuit de commutation, presquetoujours polarisé (phototransis-tor NPN) est mal adapté auxsignaux analogiques. Le relaisstatique pour courant alternatifest par conséquent plutôt réservé

Para-surtenseur

Conversion2 fils-4 fils

Unité decommande

ModemRing

Tip

Prise de ligne

Détectionde sonnerie

FIGURE 4

Synoptique de l’interface modem-ligne téléphonique (source SSO).

Une interface typique

Reed Offre pléthorique

Télécom/signal 0,3A/125VAC, 1A/30VDC, DPDT, commande 100mW, Omron G6Kisolement 1500VAC, CMS ou traversant,

10x6,5x5mm, poids 0,7g.

Miniatures 5A/250VAC, tenue des contacts 1000V, isolement Willow ME5secteur 3000VAC, bobine 300mW, 20x10x10mm.

10A/250VAC, tenue 750VAC contacts ouverts, Omron G5LBisolement 2000VAC, bobine 400mW,

19,6x15,9x15,2mm.

Puissance 50A/270VAC, 10A/600VAC, puissance de commande2W, isolement 2kVeff, soufflages magnétiques en option.

Au-delà, produits typiquement électrotechniques.

Haute tension Quelques dizaines de kV pour plusieurs ampères Jennings,ou dizaines d’ampères (relais sous vide ou sous Kilovac, Gigavac

atmosphère gazeuse, isolés ou non).

RF 30W du continu à 10 GHz, DPDT, bistable, CMS, Teledyne RF522 18x18x8,5mm.

Commutation de grandes puissances et générateursd’impulsions HT (relais sous vide).

II.- Un aperçu de l’offre en relais électromécaniquesFabricants/

Résumé des caractéristiques modèles Catégorie extrêmes représentatifs

Suite p.44

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Note
radiateur pour dessipé de l'énergie
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44 Février 2005 n°155 - Electronique

nature aléatoires, souvent depetite amplitude. Les faiblesimpédances mises en jeu fontque la résistance à l’état passantou bloquant d’un composant decommutation peut avoir uneinfluence non négligeable sur lerésultat de la mesure.Les signauxsont fréquemment différentiels(ou flottants) et parfois des com-posantes fréquentielles sontsuperposées, notammentpour la téléalimentation ducapteur. En revanche, l’uti-lisateur est rarement con-fronté à un souci de bandepassante. Le meilleur sys-tème de contact réellementflottant reste clairement lerelais électromécanique.

Les applications en téléphonieEn téléphonie, un problèmesimilaire est rencontré avecle contact de prise de ligne.La ligne doit rester flottante,avec des tensions d’isole-ment très importantes, carelle est susceptible d’essuyerdes coups de foudre. Enoutre, les tensions de son-nerie, supérieures à 100 Vsur la ligne, représentent unrisque important pour lessemiconducteurs utilisés encommutation. Pour ces rai-sons, la prise de ligne destéléphones filaires et mo-

dems RTC est encore le plus sou-vent assurée par des relais, et ce,dans des conditions économiquessatisfaisantes. Toutefois, le coûtdes relais statiques devenu enfinabordable milite pour leur adop-tion. L’intégration de modemsdans des modules minces du stylePCMCIA et autres impose cechoix pour des raisons d’encom-

brement et, essentiellementd’épaisseur.L’interface typique entre unmodem RTC et sa ligne estdonnée par le synoptiquede la figure 4.Spécialiste des relais sta-tiques de petite puissanceà sorties Mos et thyristor,SSO (Solid State Optronics)propose ainsi une mise enœuvre à l’aide de son com-posant TR115, à deux relaisstatiques. Le premier, dontla sortie est constituée pardeux Mosfet tête-bêche,assure une commutation designaux bipolaires. Le se-cond est un transistor NPNcouplé optiquement.Le TR115 est utilisé en deuxexemplaires, l’un pour laprise de ligne et la détec-tion de sonnerie, l’autrepour la prise en charge dela numérotation par impul-sions (décimale) et la détec-tion du courant de boucle

(figure 5). Le composant offre unisolement de 3750V, excédant lesvaleurs imposées par la FCC, etbloque des tensions de 400 Vcrête-à-crête, ce qui est biensupérieur aux valeurs rencon-trées sur la ligne en fonctionne-ment normal. La consommationde la Del étant de 2 mA seule-ment, cette interface s’applique

aux systèmes alimentés sur bat-terie, comme les ordinateurs por-tables.Plus récemment, SSO a dévelop-pé un composant plus complexe,estampillé STS700, destiné à cetype d’application (figure 6).Con-trairement au TR115 qui utilisele boîtier DIL8 relativement épais(3,3 mm), le nouveau venu tireprofit d’un boîtier SO à 16 brochesde 2,1 mm d’épaisseur, bienadapté à la réalisation d’inter-faces à très bas profil.Une versionen boîtier SO-8 de 2,3mm d’épais-seur est par ailleurs disponiblesous la référence TR115-F1.

Les relais reed en hyperfréquencesPour ce qui est des applicationsRF, le relais reed est une optionconcevable. La géométrie d’untel relais s’apparente à celle d’uncâble coaxial (figure 7).Les lamesmagnétiques souples forment leconducteur central, dont l’am-poule de verre détermine l’espa-cement avec le blindage coaxial etfixe l’impédance caractéristique(typiquement 50Ω). Les premiersrelais reed étaient massifs et leurutilisation n’était pas envisa-gée en HF. Puis progressivement,avec la miniaturisation, la capa-cité entre le signal et le blindage,qui est d’une importance vitaleen HF,a chuté au-dessous de 1pF.

En conséquence, les per-formances HF se sont amé-liorées à vue d’œil.Dans les relais reed mo-dernes, dont les interrup-teurs ont une longueurinférieure ou égale à 5mm,la capacité entre le signalet le blindage est réduite à0,5pF lorsque le contact estouvert (figure 8).Vu leur nature, les relaisreed n’induisent aucunedistorsion d’intermodula-tion (IMD), contrairementaux commutateurs HFélectroniques. Quant à leurbande passante, elle ne faitque croître.Ainsi, celle desrelais de la série CRF deMeder Electronic s’étenddu continu à 7 GHz. Lesrelais reed de forme C(SPDT, unipolaire à deuxpositions) ne consommentpas d’énergie dans leur étatnormalement fermé, ce quiles rend bien utiles dansles applications critiques à

Prisede ligne

Sonnerie Protection300 V

Transformateurde couplage

Ring

Tip

VCC

CPU

R

B

Massenumérique

Terreisolée

2 x 72 V

A

8 9

10

11

12

13

14

15

16

7

6

5

4

3

2

1

PV

FIGURE 6

Une interface de ligne d’abonné utilisant le STS700 de SSO.

Interface de ligne d’abonné (2)

Détection du signalde sonnerie

Générateurd’impulsion

Prise de ligne

Détectionde courantde boucle

Transformateurde couplage

Ring

Tip

100 Ω

100 kΩ

1 kΩ

GND

RING

OH

5 V

5

6

7

8

4

3

2

1

Para-surtenseur

5678

4321

VCC

Rshunt

RL

1 kΩ

FIGURE 5

Une interface de ligne d’abonné utilisant le TR115 de SSO.

Interface de ligne d’abonné (1)

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très faible consommation.Dans le test et la mesure, et par-ticulièrement dans les testeursde circuits intégrés et de tranches,qui comportent un nombre élevéde points de commutation enparallèle, les courants de fuitedeviennent un réel problème.Lesrelais reed conçus pour traiterdes impulsions rapides présen-tent des courants de fuite extrê-mement faibles, de l’ordre de0,1pA,voire moins.Actuellement,aucune autre technologie n’ap-proche ces valeurs.

Le relais gagne du terrainen RFLes composants électroniquessont de plus en plus rapides etse miniaturisent sans cesse. Lesdispositifs de commutation àsemiconducteurs n’échappentpas à cette tendance. Ils sontirremplaçables dans les applica-tions critiques où la commuta-tion doit intervenir à un instantbien précis, et partout où un fac-teur de forme réduit et une faibleconsommation sont exigés. Mais,

loin de représenter la panacée,le relais statique et les diversessolutions de commutation élec-troniques laissent encore denombreux créneaux où le relaisélectromécanique reste compé-titif. Et ce, en raison de son prix,de ses performances vis-à-vis dusignal ou de sa résistance aux

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Câble coaxialRelais reedcoaxial blindé Bobine

Blindage Blindage

Isolant extérieur

Isolant intérieur

Conducteur Conducteur

Ampoule de verre

FIGURE 7

Un relais reed doté d’un blindage cylindrique est semblable à uneligne de transmission RF. Efficacement blindée par l’écran coaxial,la bobine n’a aucune influence sur les signaux RF transmis par leconducteur central.

Le relais reed

surcharges (commutation de cir-cuits réactifs). Il semble mêmegagner du terrain en RF grâceaux progrès récemment consta-tés. Diverses variantes (bistables,reed, Mems) se prêtent aussi àl’utilisation à bord de systèmesà faible consommation.

J.-P. LANDRAGIN (JOURNALISTE)

FIGURE 8

Dans les produits actuels, la capacité entre le signal et le blindageest réduite à 0,5pF lorsque le contact est ouvert.

Impédance d’un relais reed

50kHz à 4GHzZc=50Ω