SSR (SSD) -piiri MOSFET-laitteita käyttämällä

Kokeile Instrumenttia Ongelmien Poistamiseksi





SSR- tai SSD-releet ovat suuritehoisia sähkökytkimiä, jotka toimivat ilman mekaanisia koskettimia, vaan ne käyttävät puolijohdeohjaimia, kuten MOSFETit sähkökuorman vaihtamiseen.

SSR: itä voidaan käyttää suuritehoisten kuormien käyttämiseen pienen sisääntulojännitteen kautta, jolla on vähäinen virta.



Näitä laitteita voidaan käyttää myös suuritehoisten vaihtovirtakuormien käyttämiseen DC-kuormat .

Puolijohdereleet ovat erittäin tehokkaita verrattuna sähkömekaaniset releet muutaman erillisen ominaisuuden vuoksi.



SSR: n tärkeimmät ominaisuudet ja edut

Puolijohdereleiden tai SSR: t ovat:

  • SSR: t voidaan rakentaa helposti käyttämällä vähimmäismäärää tavallisia elektronisia osia
  • Ne toimivat ilman minkäänlaista napsahtavaa ääntä mekaanisten koskettimien puuttuessa.
  • Kiinteän tilan oleminen tarkoittaa myös, että SSR: t voivat vaihtaa paljon nopeammin kuin perinteiset sähkömekaaniset tyypit.
  • SSR: t eivät ole riippuvaisia ​​ulkoisesta virrasta virran kytkemiseksi, vaan ottavat virran itse kuormasta.
  • Ne toimivat vähäisellä virralla eivätkä siksi tyhjennä akkua paristokäyttöisissä järjestelmissä. Tämä varmistaa myös laitteen tyhjäkäyntivirran merkityksetön.

SSR-peruskäsite, joka käyttää MOSFET-tiedostoja

Yhdessä aikaisemmista viesteistä selitin kuinka MOSFET perustuu kaksisuuntainen kytkin voidaan käyttää minkä tahansa halutun sähkökuorman käyttämiseen, aivan kuten vakiona mekaaninen kytkin , mutta poikkeuksellisilla eduilla.

Samaa MOSFET-kaksisuuntaisen kytkimen konseptia voitaisiin soveltaa ihanteellisen SSR-laitteen valmistamiseen.


Katso Triac-pohjainen SSR tähän viestiin


SSR-perussuunnittelu

SSD-SSR-suunnittelukonsepti

Edellä esitetyssä SSR-perussuunnittelussa voimme nähdä pari asianmukaisesti mitoitettua MOSFET-laitetta T1 ja T2, jotka on kytketty taaksepäin lähde- ja porttiliittimien kanssa, jotka on liitetty yhteisesti toisiinsa.

D1 ja D2 ovat vastaavien MOSFET-laitteiden sisäiset runkodiodit, joita voidaan tarvittaessa vahvistaa ulkoisilla rinnakkaisilla diodeilla.

DC-syöttöjännite voidaan nähdä myös kiinnitettynä kahden MOSFETin yhteisen portti / lähdeliittimen yli. Tätä virtalähdettä käytetään MOSFET-laitteiden PÄÄLLE laukaisemiseen tai MOSFET-laitteiden pysyvän PÄÄLLÄ-kytkennän mahdollistamiseen, kun SSR-yksikkö on toiminnassa.

Verkkojännite, joka voi olla verkon verkkotasoon asti, ja kuorma on kytketty sarjaan MOSFET-laitteiden kahden viemärin yli.

Kuinka se toimii

Ehdotetun myydyn tilareleen toiminta voidaan ymmärtää viittaamalla seuraavaan kaavioon ja vastaaviin yksityiskohtiin:

positiivinen puolisyklinen SSR toimii negatiivinen puolisyklinen SSR toimii

Edellä esitetyllä asetuksella T1 ja T2 ovat kytkettyinä tuloportin syöttöjännitteen takia kytkettyinä ON-asentoon. Kun kuormituspuolen vaihtotulo kytketään päälle, vasen kaavio näyttää, kuinka positiivinen puolisykli suoriutuu asiaankuuluvan MOSFET / diodiparin (T1, D2) läpi ja oikeanpuoleinen kaavio näyttää kuinka negatiivinen vaihtosykli kulkee toisen täydentävän MOSFET / diodipari (T2, D1).

Vasemmasta kaaviosta löydämme yhden vaihtovirran puolisyklistä, joka kulkee T1: n ja D2: n läpi (T2 on käänteinen esijännitetty) ja lopulta suorittaa jakson kuorman kautta.

Oikeanpuoleinen kaavio osoittaa, kuinka toinen puoliskosykli täydentää piirin vastakkaiseen suuntaan johtamalla kuorman T2, D1 läpi (T1 on tässä tapauksessa päinvastainen).

Tällä tavoin kaksi MOSFET-laitetta T1, T2 yhdessä vastaavien kehodiodiensa D1, D2 kanssa sallivat AC: n molempien puolijaksojen johtamisen, syöttävät AC-kuorman täydellisesti ja suorittavat SSR-roolin tehokkaasti.

Käytännöllisen SSR-piirin tekeminen

Tähän mennessä olemme oppineet SSR: n teoreettisen suunnittelun, nyt siirrytään eteenpäin ja katsotaan, kuinka käytännöllinen kiinteän tilan releyksikkö voitaisiin rakentaa halutun suuritehoisen vaihtovirtakuorman kytkemiseksi ilman ulkoista DC-tuloa.

Yllä oleva SSR-piiri on määritetty täsmälleen samalla tavalla kuin aikaisemmassa perussuunnittelussa on esitetty. Täältä löydät kuitenkin kaksi lisädiodia D1 ja D2 yhdessä MOSFET-kehodiodien D3, D4 kanssa.

Diodit D1, D2 otetaan käyttöön tiettyä tarkoitusta varten siten, että ne muodostavat siltasuuntaajan D3, D4 MOSFET -runkodiodien yhteydessä.

Pienää virtakytkintä voidaan käyttää SSR: n kytkemiseen päälle / pois. Tämä kytkin voi olla ruokokytkin tai mikä tahansa matalavirtakytkin.

Nopeaa kytkentää varten voit vaihtaa kytkimen a: lla opto-liitin kuten alla.

Pohjimmiltaan piiri täyttää nyt 3 vaatimusta.

  1. Se syöttää vaihtovirtaa MOSFET / Diodi SSR -konfiguraation kautta.
  2. D1 --- D4: n muodostama sillan tasasuuntaaja muuntaa samanaikaisesti kuorman AC-tulon tasasuuntaiseksi ja suodatetuksi tasavirraksi, ja tätä tasavirtaa käytetään MOSFET-porttien esijännittämiseen. Tämä antaa MOSFET-laitteille mahdollisuuden kytkeytyä asianmukaisesti päälle itse AC-kuorman kautta riippumatta ulkoisesta DC: stä.
  3. Tasasuuntainen tasavirtalähde päätetään edelleen apujännitelähdönä, jota voidaan käyttää minkä tahansa sopivan ulkoisen kuorman virran syöttämiseen.

Piiriongelma

Tarkempi tarkastelu yllä olevasta mallista viittaa siihen, että tällä SSR-suunnittelulla saattaa olla ongelmia aiotun toiminnon tehokkaassa toteuttamisessa. Tämä johtuu siitä, että heti kun kytkentä DC saapuu MOSFETin porttiin, se alkaa kytkeytyä päälle, mikä aiheuttaa virran ohittamisen tyhjennyksen / lähteen kautta, mikä vähentää portin / lähteen jännitettä.

Tarkastellaan MOSFET T1: tä. Heti kun tasasuuntainen tasavirta alkaa saavuttaa T1: n portin, se alkaa kääntyä oikealle noin 4 V: sta eteenpäin aiheuttaen virran ohittavan vaikutuksen viemäriliittimien kautta. Tänä hetkenä DC pyrkii nousemaan zener-diodin yli ja alkaa pudota kohti nollaa.

Tämä puolestaan ​​saa MOSFETin sammumaan, ja MOSFET-tyhjennyksen / -lähteen ja MOSFET-portin / -lähteen välillä käydään jatkuvaa vanhentunutta taistelua tai köydenvetoa, mikä estää SSR: n toimimasta oikein.

Ratkaisu

Ratkaisu yllä olevaan ongelmaan voidaan saada aikaan käyttämällä seuraavaa piirikonseptia.

Tavoitteena on varmistaa, että MOSFETit eivät toimi ennen kuin optimaalinen 15 V on kehitetty zener-diodin tai MOSFET-laitteiden portin / lähteen yli.

Op-vahvistin varmistaa, että sen lähtö laukeaa vasta, kun tasajohto ylittää 15 V: n zener-diodin referenssikynnyksen, mikä antaa MOSFET-porttien saada optimaalisen 15 V DC: n johtamista varten.

IC 741: n pin3: een liittyvä punainen viiva voidaan vaihtaa optokytkimen läpi vaadittavaa vaihtamista varten ulkoisesta lähteestä.

Kuinka se toimii : Kuten näemme, op-vahvistimen käänteinen tulo on sidottu 15 V: n zeneriin, joka muodostaa vertailutason op-vahvistimen pin2: lle. Pin3, joka on op-vahvistimen ei-invertoiva tulo, on kytketty positiiviseen johtoon. Tämä kokoonpano varmistaa, että op-vahvistimen ulostulonapa 6 tuottaa 15 V: n virransyötön vasta, kun sen pin3-jännite saavuttaa yli 15 V -merkin. Toimenpide varmistaa, että MOSFET-yksiköt johtavat vain voimassa olevan 15 V: n optisen porttijännitteen kautta, mikä mahdollistaa SSR: n asianmukaisen toiminnan.

Eristetty kytkentä

Minkä tahansa SSR: n pääominaisuus on mahdollistaa käyttäjän eristetty kytkentä laitteeseen ulkoisen signaalin kautta.

Yllä olevaa op amp-pohjaista suunnittelua voitaisiin helpottaa tällä ominaisuudella, kuten seuraava konsepti osoittaa:

Kuinka diodit toimivat siltasuuntaajan tavoin

Positiivisten puolijaksojen aikana virta siirtyy D1, 100k, zener, D3 läpi ja takaisin AC-lähteeseen.

Toisen puoliskosyklin aikana virta siirtyy D2: n, 100k: n, zenerin, D4: n läpi ja takaisin AC-lähteeseen.

Viite: SSR




Pari: Gadgetit naisten suojaamiseksi pahoinpitelyiltä ja häirinnältä Seuraava: 1 Hz - 1 MHz taajuusreferenssigeneraattorin piiri