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Elektromechanische und MOSFET-Relais im Vergleich– Analoge Technik im digitalen Zeitalter

14.09.2022 Knowledge

Die Welt verändert sich immer rasanter – und so auch die Elektronik. Bauteile sollen bei noch kleinerer, kompakterer Bauweise immer mehr Leistung bieten und anspruchsvollere technische Spezifikationen erfüllen. Wie andere „Dinosaurier“ wurden auch elektromechanische Relais längst totgesagt. Doch es gibt sie immer noch. Denn sie haben ebenso ihre Vorteile wie die MOSFET-Relais, die sie ablösen sollten. Ein Vergleich.

Lebensdauer

MOSFET-Relais haben eine höhere Lebensdauer als elektromechanische, denn sie werden nicht mechanisch geschaltet, sondern über ein Lichtsignal (LED), das in elektrische Spannung umgewandelt wird. Dabei ist die LED der einzige Faktor, der die Lebenszeit des Relais begrenzt.

Bei einem elektromechanischen Relais hingegen kann das Schalten von Applikationen mit hohem Einschaltstrom dazu führen, dass die Kontakte verschmelzen und dadurch die Kontaktzungen verkleben. Um das zu verhindern, haben einige Hersteller spezielle High-Inrush-Relais entwickelt. So kann z.B. das G5RL von Omron Einschaltströme von bis zu 100A schalten. Das gelingt unter anderem durch Silberzinnoxid (AgSnO2) als Kontaktmaterial. Dabei ist jedoch zu beachten: Der Einsatz von High-Inrush-Relais verhindert nicht die Einschaltstromspitze. Das Relais ist nur in der Lage, mit diesen Stromspitzen umzugehen.

Ansteuerstrom

MOSFET-Relais kann schon ein Strom von 0,2mA zur Ansteuerung genügen, z.B. dem G3VM von Omron (High Sensitive Types). Das sorgt in batteriebetriebenen Applikationen für eine lange Betriebsdauer, beim Einsatz mehrerer MOSFET-Relais verhindert es die Netzüberlastung. Elektromechanische Relais benötigen mindestens einen Ansteuerstrom von 5mA.

Schaltgeschwindigkeit

In Sachen Schaltzeit geht der Punkt eindeutig an die MOSFET-Relais: Sie brauchen gerade einmal 0,2ms, elektromechanische ganze 5ms.

Lautstärke

MOSFETs schalten vollkommen geräuschlos, da die Ansteuerung über ein Lichtsignal realisiert wird. Bei einem elektromechanischen Relais passiert das – wie der Name schon sagt – mechanisch. Dabei entsteht ein Klick-Geräusch. Für Applikationen, bei denen die Lautstärke eine Rolle spielt, stehen jedoch Low-Noise-Relais zur Verfügung. Das G5RL von Omron kommt beispielsweise das G5RL auf maximal 30dB.

Galvanische Trennung

Beide Relais-Arten weisen eine galvanische Trennung auf, jedoch mit einem Unterschied: Ein MOSFET bietet sie nur auf der Lastseite, ein elektromechanisches Relais sowohl auf der Last- wie auch auf der Ansteuerseite. Bei Sicherheitsapplikationen könnte das der ausschlaggebende Punkt sein, der für ein elektromechanisches Relais spricht.

Preis

Elektromechanische Relais sind momentan kostengünstiger als die MOSFET-Varianten. Bezieht man die Lebensdauer in die Kostenbetrachtung mit ein, sind sie jedoch in manchen Applikationen teurer, weil Wartungskosten hinzukommen.

Fazit

Elektromechanische Relais haben nach wie vor ihre Daseinsberechtigung, vor allem für sicherheitsrelevante und kostensensitive Applikationen, etwa in Photovoltaiklösungen, Energiespeichern und in der Elektromobilität. Stehen andere Anforderungen im Vordergrund, haben MOSFET-Relais die Nase vorn. Deshalb sind die beiden Technologien weniger als Konkurrenz, sondern vielmehr als sinnvolle Ergänzung zu betrachten. Entscheidend ist es, die jeweiligen Vor- und Nachteile zu kennen und so die Komponenten optimal einzusetzen.

 


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