SSR ali polprevodniški releji so močna električna stikala, ki delujejo brez mehanskih kontaktov, namesto tega uporabljajo polprevodniške polprevodnike, kot so MOSFET-ji za preklop električnega bremena.

SSR-je je mogoče uporabiti za delovanje močnih obremenitev z majhno vhodno sprožilno napetostjo z zanemarljivim tokom.

Te naprave se lahko uporabljajo tudi za delovanje AC močnostnih obremenitev Enosmerne obremenitve .

Polprevodniški releji so zelo učinkoviti v primerjavi z elektro-mehanski releji zaradi nekaj izrazitih lastnosti.

Glavne značilnosti in prednosti SSR

Glavne značilnosti in prednosti polprevodniških relejev oz SSR so:

SSR-je je mogoče enostavno zgraditi z minimalnim številom običajnih elektronskih delov
Delujejo brez kakršnega koli zvoka klika zaradi odsotnosti mehanskih kontaktov.
Biti v trdnem stanju pomeni tudi, da lahko SSR-ji preklapljajo z veliko hitrejšo hitrostjo kot tradicionalni elektro-mehanski tipi.
SSR-ji niso odvisni od zunanjega napajanja za vklop, temveč izvlečejo napajanje iz samega bremena.
Delujejo z zanemarljivim tokom in zato v sistemih, ki delujejo na baterije, ne praznijo baterije. To zagotavlja tudi zanemarljiv tok v prostem teku naprave.

Osnovni koncept delovne varnosti SSR z uporabo MOSFET-jev

V enem od svojih prejšnjih prispevkov sem razložil, kako temelji MOSFET dvosmerno stikalo lahko uporabljamo za obratovanje poljubne električne obremenitve, tako kot standard mehansko stikalo , vendar z izjemnimi prednostmi.

Isti koncept dvosmernega stikala MOSFET bi lahko uporabili za izdelavo idealne SSR naprave.

Za SSR na osnovi triaka glejte na to objavo

Osnovna zasnova SSR

osnovni koncept zasnove SSR polprevodniškega releja

V zgoraj prikazani osnovni zasnovi SSR lahko vidimo nekaj ustrezno ocenjenih MOSFET-ov T1 in T2, ki sta med seboj povezana skupaj s priključkoma za vir in vrata.

D1 in D2 sta notranji diodi telesa ustreznih MOSFET-jev, ki jih je mogoče po potrebi ojačati z zunanjimi vzporednimi diodami.

Vhodno enosmerno napajanje je mogoče videti tudi pritrjeno na skupnih terminalih vrat / virov obeh MOSFET-jev. Ta dovod se uporablja za sprožitev MOSFET-jev VKLJUČENO ali za omogočanje trajnega vklopa MOSFET-jev, medtem ko SSR enota deluje.

“aplikacije brezžičnega senzorskega omrežja ”

Napajalni tok, ki bi lahko bil do omrežnega nivoja, in obremenitev sta zaporedno priključena na oba odtoka MOSFET-jev.

Kako deluje

Delovanje predlaganega prodanega državnega releja lahko razumemo s sklicevanjem na naslednji diagram in ustrezne podrobnosti:

Z zgornjo nastavitvijo sta T1 in T2 zaradi priključenega napajanja vhodnih vrat v položaju ON. Ko je vhod izmeničnega toka na strani obremenitve vklopljen, levi diagram prikazuje, kako pozitiven polovični cikel vodi skozi ustrezni par MOSFET / diode (T1, D2), diagram na desni strani pa, kako negativni izmenični cikel vodi skozi drugi dopolnilni MOSFET / par diod (T2, D1).

V levem diagramu najdemo, da eden od polkrogov izmeničnega toka gre skozi T1 in D2 (T2 je obrnjen nazaj) in končno zaključi cikel z obremenitvijo.

Diagram na desni strani prikazuje, kako druga polovica cikla zaključi vezje v nasprotni smeri s prevajanjem skozi obremenitev, T2, D1 (T1 je v tem primeru obrnjen pristransko).

Na ta način dva MOSFET-a T1, T2 skupaj s pripadajočimi telesnimi diodami D1, D2 omogočata izvedbo obeh polciklov izmeničnega toka, popolnoma napajata AC obremenitev in učinkovito opravljata vlogo SSR.

Izdelava praktičnega vezja SSR

Doslej smo se naučili teoretične zasnove SSR, zdaj pa pojdimo naprej in poglejmo, kako je mogoče zgraditi praktični polprevodniški relejni modul za preklapljanje želene AC močne obremenitve brez kakršnega koli zunanjega vhodnega enosmernega toka.

Zgornje vezje SSR je konfigurirano popolnoma enako, kot je bilo obravnavano v prejšnji osnovni zasnovi. Vendar pa tukaj najdemo dve dodatni diodi D1 in D2, skupaj z diodami MOSFET telesa D3, D4.

Diode D1, D2 so uvedene s posebnim namenom, tako da tvorijo mostični usmernik v povezavi z diodami MOSFET D3, D4.

Drobno stikalo za vklop lahko uporabite za vklop / izklop SSR. To stikalo je lahko trstično stikalo ali katero koli stikalo z nizkim tokom.

Pri hitrem preklapljanju lahko stikalo zamenjate z opto-spenjača kot je prikazano spodaj.

“diagram brezžičnega polnilnika pdf ”

V bistvu vezje zdaj izpolnjuje 3 zahteve.

Električno napetost napaja prek konfiguracije MOSFET / Diode SSR.
Mostni usmernik, ki ga tvori D1 --- D4, istočasno pretvori vhodni izmenični tok obremenitve v rektificiran in filtriran enosmerni tok, ta enosmerni tok pa se uporablja za odklon vrat MOSFET-jev. To omogoča, da se MOSFET-ji ustrezno vklopijo prek samega AC tovora, ne glede na zunanji enosmerni tok.
Izravnani enosmerni tok se nadalje zaključi kot pomožni enosmerni izhod, ki se lahko uporablja za napajanje katere koli ustrezne zunanje obremenitve.

Težava z vezjem

Natančnejši pogled na zgornjo zasnovo kaže, da bi lahko ta zasnova SSR imela težave pri učinkoviti izvedbi predvidene funkcije. To je zato, ker se bo v trenutku, ko preklopni enosmerni tok prispe na vrata MOSFET-a, začel vklopiti, kar bo povzročilo obtok toka skozi odtok / vir in izpraznilo napetost vrat / vira.

“karnaugh zemljevid produkt vsot ”

Oglejmo si MOSFET T1. Takoj, ko odpravljeni enosmerni tok začne dosegati vrata T1, se začne vklopiti desno od približno 4 V naprej, kar povzroči obvodni učinek napajanja prek odtočnih / virskih terminalov. V tem trenutku se bo DC zvišal čez cenerjevo diodo in začel padati proti ničli.

To bo posledično povzročilo, da se bo MOSFET IZKLOPIL in med odtokom / virom MOSFET in vrati / virom MOSFET bo prišlo do neprekinjenega mirujočega boja ali vlečenja vrvi, kar bo preprečilo pravilno delovanje SSR.

Rešitev

Rešitev zgornje težave bi lahko dosegli z uporabo naslednjega primera koncepta vezja.

Cilj tukaj je zagotoviti, da MOSFET-ji ne delujejo, dokler se na cenerjevi diodi ali preko vrat / vira MOSFET-ov ne razvije optimalno 15 V

Op ojačevalnik zagotavlja, da se njegov izhod sproži šele, ko enosmerni vod preide referenčni prag 15 V-cenerjeve diode, kar omogoča vratom MOSFET, da dobijo optimalnih 15 V DC za prevodnost.

Rdečo črto, povezano s pin3 IC 741, lahko preklapljate skozi optično spojko za potrebno preklapljanje z zunanjega vira.

Kako deluje : Kot lahko vidimo, je invertirni vhod op ojačevalnika vezan na 15V cener, ki tvori referenčno raven za pin ojačevalnika op2. Pin3, ki je neinvertirni vhod opcijskega ojačevalnika, je povezan s pozitivno črto. Ta konfiguracija zagotavlja, da izhodni pin6 operacijskega ojačevalnika proizvede napajanje 15V šele, ko njegova napetost pin3 doseže oznako nad 15 V. Dejanje zagotavlja, da MOSFET-ji delujejo samo skozi veljavno 15 V optimalno napetost vrat, kar omogoča pravilno delovanje SSR.