Kietojo kūno relės (SSR) grandinė naudojant MOSFET

Išbandykite Mūsų Instrumentą, Kaip Pašalinti Problemas





SSR arba kietojo kūno relės yra didelės galios elektriniai jungikliai, veikiantys be mechaninių kontaktų, vietoj to jie naudoja kietojo kūno puslaidininkius, pvz., MOSFET elektrinei apkrovai perjungti.

SSR gali būti naudojami didelės galios apkrovoms eksploatuoti per mažą įėjimo įtampą su nereikšminga srove.



Šie prietaisai taip pat gali būti naudojami didelės galios kintamosios srovės apkrovoms valdyti Nuolatinės srovės apkrovos .

Kietojo kūno relės yra labai efektyvios, palyginti su elektromechaninės relės dėl kelių skirtingų bruožų.



Pagrindinės SSR savybės ir privalumai

Pagrindinės kietojo kūno relių savybės ir pranašumai SSR yra:

  • SSR galima lengvai sukurti naudojant minimalų skaičių įprastų elektroninių dalių
  • Jie veikia be jokios formos spustelėjimo garso, nes nėra mechaninių kontaktų.
  • Būdami kietojo kūno, SSR gali perjungti daug greičiau nei tradiciniai elektromechaniniai tipai.
  • SSR nepriklauso nuo išorinio maitinimo įjungimo, greičiau ištraukite tiekimą iš pačios apkrovos.
  • Jie dirba naudodami nereikšmingą srovę, todėl neišeikvoja akumuliatorių baterijose valdomose sistemose. Tai taip pat užtikrina nereikšmingą įrenginio tuščiąja eiga.

Pagrindinė SSR darbo koncepcija naudojant MOSFET

Viename iš savo ankstesnių įrašų aš paaiškinau, kaip veikia MOSFET dvikryptis jungiklis galima naudoti bet kokiai norimai elektrinei apkrovai, kaip ir standartas mechaninis jungiklis , tačiau su išskirtiniais pranašumais.

Ta pati MOSFET dvikrypčio jungiklio koncepcija galėtų būti taikoma idealiam SSR įrenginiui gaminti.


Apie „Triac“ pagrįstą SSR žr į šį įrašą


Pagrindinis SSR dizainas

pagrindinė kietojo kūno relės SSR projektavimo koncepcija

Aukščiau pateiktame pagrindiniame SSR projekte galime pamatyti keletą tinkamai įvertintų MOSFET T1 ir T2, sujungtų atgal ir atgal su jų šaltinio ir vartų terminalais, sujungtais tarpusavyje.

D1 ir D2 yra atitinkamų MOSFET vidiniai kūno diodai, kuriuos prireikus galima sustiprinti išoriniais lygiagrečiais diodais.

Įvesties nuolatinės srovės maitinimas taip pat gali būti matomas pritvirtintas per bendrus dviejų MOSFET vartų / šaltinių terminalus. Šis maitinimas naudojamas MOSFET įjungti arba įjungti nuolatinį MOSFET įjungimą, kol veikia SSR blokas.

Kintamosios srovės maitinimas, kuris gali būti iki tinklo tinklo, ir apkrova nuosekliai sujungiami per du MOSFET kanalizacijos kanalus.

Kaip tai veikia

Siūlomos parduodamos būsenos relės veikimą galima suprasti remiantis šia schema ir atitinkama detale:

teigiamas pusės ciklo SSR veikia neigiamas pusės ciklo SSR veikia

Naudojant aukščiau pateiktą sąranką, dėl prijungto įėjimo vartų tiekimo, T1 ir T2 abu yra įjungtoje padėtyje. Kai apkrovos pusės kintamosios srovės įėjimas yra įjungtas, kairėje diagramoje parodyta, kaip teigiamas pusės ciklas vyksta per atitinkamą MOSFET / diodų porą (T1, D2), o dešinės pusės diagramoje - kaip neigiamas kintamosios srovės ciklas vyksta per kitą papildantį MOSFET / diodų pora (T2, D1).

Kairėje diagramoje randame, kad vienas iš kintamosios srovės pusės ciklų eina per T1 ir D2 (T2 yra atvirkštinis) ir galiausiai užbaigia ciklą per apkrovą.

Dešinės pusės schema parodo, kaip kitos pusės ciklas užbaigia grandinę priešinga kryptimi, atlikdamas apkrovą T2, D1 (šiuo atveju T1 yra atvirkštinis).

Tokiu būdu du MOSFET T1, T2 kartu su atitinkamais kūno diodais D1, D2 leidžia atlikti abu kintamosios srovės ciklus, puikiai maitinant kintamosios srovės apkrovą ir efektyviai atliekant SSR vaidmenį.

Praktinės SSR grandinės sudarymas

Iki šiol mes išmokome teorinį SSR projektą, dabar eikime į priekį ir pažiūrėkime, kaip būtų galima sukurti praktišką kietojo kūno relės modulį norimos didelės galios kintamosios srovės apkrovos perjungimui be išorinės įvesties nuolatinės srovės.

Minėta SSR grandinė sukonfigūruota taip pat, kaip aptarta ankstesniame pagrindiniame projekte. Tačiau čia randame du papildomus diodus D1 ir D2 kartu su MOSFET kūno diodais D3, D4.

Diodai D1, D2 įvedami tam tikram tikslui, kad kartu su D3, D4 MOSFET kūno diodais suformuotų tiltinį lygintuvą.

Mažas įjungimo išjungiklis gali būti naudojamas įjungiant / išjungiant SSR. Šis jungiklis gali būti nendrinis jungiklis arba bet koks silpnos srovės jungiklis.

Jei norite perjungti greitį, jungiklį galite pakeisti a „opto-coupler“ kaip parodyta žemiau.

Iš esmės grandinė dabar atitinka 3 reikalavimus.

  1. Jis įjungia kintamosios srovės apkrovą per MOSFET / diodų SSR konfigūraciją.
  2. Tilto lygintuvas, suformuotas D1 --- D4, tuo pačiu metu paverčia kintamą kintamosios srovės įvestį į ištaisytą ir filtruotą nuolatinę įtampą, ir ši nuolatinė srovė naudojama įtempiant MOSFET vartus. Tai leidžia MOSFET tinkamai įjungti per pačią apkrovos kintamą srovę, nepriklausomai nuo išorinės nuolatinės srovės.
  3. Rektifikuota nuolatinė nuolatinė srovė yra nutraukiama kaip pagalbinė nuolatinės srovės išvestis, kuri gali būti naudojama bet kuriai tinkamai išorinei apkrovai maitinti.

Grandinės problema

Atidžiau pažvelgus į pirmiau pateiktą dizainą galima teigti, kad šiam SSR dizainui gali kilti problemų efektyviai įgyvendinant numatytą funkciją. Taip yra todėl, kad tuo momentu, kai perjungimo nuolatinė srovė pasiekia MOSFET vartus, jis pradės įsijungti, sukeldamas srovės apėjimą per kanalizaciją / šaltinį, išeikvodamas vartų / šaltinio įtampą.

Panagrinėkime „MOSFET T1“. Kai tik ištaisyta nuolatinė srovė pradeda pasiekti T1 vartus, ji pradės įsijungti į dešinę nuo maždaug 4 V į priekį, sukeldama maitinimo šaltinio apėjimo efektą per jo nutekėjimo / šaltinio gnybtus. Šiuo metu nuolatinė srovė stengsis pakilti virš „zener“ diodo ir pradėti kristi link nulio.

Tai savo ruožtu MOSFET išsijungs, o tarp MOSFET nutekėjimo / šaltinio ir MOSFET vartų / šaltinio prasidės nuolatinė pasenusi savininko kova ar virvės traukimas, neleisdamas SSR tinkamai veikti.

Sprendimas

Pirmiau nurodytos problemos sprendimas gali būti pasiektas naudojant šią grandinės koncepcijos pavyzdį.

Tikslas yra įsitikinti, kad MOSFET neveikia, kol nebus sukurtas optimalus 15 V visoje „zener“ diode arba per „MOSFET“ vartus / šaltinį.

Operacinis stiprintuvas užtikrina, kad jo išvestis suveiks tik tada, kai nuolatinės srovės linija peržengs 15 V zenerio diodo atskaitos slenkstį, o tai leidžia MOSFET vartams gauti optimalų laidumui 15 V DC.

Raudona linija, susijusi su IC 741 pin3, gali būti perjungta per opto jungtį, kad būtų galima perjungti iš išorinio šaltinio.

Kaip tai veikia : Kaip matome, atvirkštinis op stiprintuvo įvadas yra susietas su 15 V zeneriu, kuris sudaro atskaitos lygį op amp stiprintuvui2. Pin3, kuris yra ne invertuojantis op amp stiprintuvas, yra sujungtas su teigiama linija. Ši konfigūracija užtikrina, kad veikimo stiprintuvo išvesties pin6 sukuria 15 V maitinimą tik tada, kai jo pin3 įtampa viršija 15 V ženklą. Veiksmas užtikrina, kad MOSFET veiktų tik per galiojančią 15 V optimalią vartų įtampą, leidžiančią tinkamai veikti SSR.

Izoliuotas perjungimas

Pagrindinė bet kurio SSR savybė yra suteikti vartotojui galimybę izoliuotai perjungti įrenginį per išorinį signalą.

Pirmiau pateiktą op amp pagrįstą dizainą galima palengvinti naudojant šią funkciją, kaip parodyta šioje koncepcijoje:

Kaip diodai veikia kaip tilto lygintuvas

Teigiamų pusės ciklų metu srovė juda per D1, 100k, zener, D3 ir grįžta į kintamosios srovės šaltinį.

Per kitos pusės ciklą srovė juda per D2, 100k, zener, D4 ir grįžta į kintamosios srovės šaltinį.

Nuoroda: SSR




Pora: Programėlės, apsaugančios moteris nuo užpuolimų ir priekabiavimo Kitas: nuo 1 Hz iki 1 MHz dažnio atskaitos generatoriaus grandinė