Mạch tương đương của rơle trạng thái rắn

Tôi muốn chuyển đổi điện áp xoay chiều 50V. Dòng thoát tối đa sẽ là 5A. Tần số là 50Hz. Chuyển đổi tốc độ không quan trọng, có thể rất chậm, nó không phải là vấn đề trong ứng dụng của tôi.

Tôi muốn sử dụng chuyển tiếp trạng thái rắn lúc đầu cho mục đích này. Nhưng ngay khi tôi bắt đầu tìm kiếm SSR, tôi đã thấy rằng giá của chúng quá cao. Đối với một giải pháp thay thế rẻ hơn, tôi muốn sử dụng các bóng bán dẫn MOSFET (có thể là một loại bóng bán dẫn khác) thay vì rơle trạng thái rắn.

Bạn có thể gợi ý cho tôi một mạch tương đương MOSFET của rơle trạng thái rắn với các thông số kỹ thuật tôi đã đưa ra ở trên không?

Ba cách để tạo SSR theo sau:

Hai người đầu tiên sử dụng FET và có thể tắt và bật trong suốt chu kỳ AC theo yêu cầu. Tốc độ chuyển đổi cần phải được hiểu. Các phiên bản cổng nổi có hằng số thời gian RC điều khiển tắt trừ khi được chăm sóc thêm để tránh điều đó.

Mạch TRIAC bật khi được bắn và tắt ở giao điểm 0 tiếp theo. Nó có thể bị bắn ngay sau khi vượt qua 0 nhưng một lần nữa, sau đó không thể tắt cho đến khi vượt qua 0 tiếp theo. Vì vậy, bạn có thể có được nửa chu kỳ hoặc nửa chu kỳ kéo dài từ điểm bắn đến hết nửa chu kỳ đó. Tải cảm ứng làm phức tạp điều này một chút nhưng nằm ngoài các cuộc thảo luận cơ bản.

(1) Đặt MOSFET bên trong cầu 4 diode làm "tải". Ac to cầu AC đầu vào là "shorted" = on cho AC khi FET trên Gate đang nổi nên bạn cần lấy điện áp đến cổng. Không khó nhưng cần suy nghĩ. Sơ đồ thô - tốt hơn sau này có thể. Transitor hiển thị ở đây là lưỡng cực nhưng MOSFET thực hiện cùng một công việc. MOSFET luôn nhìn thấy DC. Tải thấy chuyển đổi AC. Cổng ổ đĩa với opto. Nguồn điện bằng cách lấy nguồn điện trở từ cống đến nắp hồ chứa để lái cổng qua opto.

(2) Hai ví dụ MOS MOS kênh N nối tiếp - kết nối nguồn với nguồn và cổng với cổng. Đầu vào là 2 x cống. Cổng ổ + ve đến nguồn để bật. Cổng để nguồn để tắt. Một lần nữa, cổng và nguồn trôi nổi, do đó bạn cần phải lái xe đến chúng nhưng không khó - chỉ cần suy nghĩ.

Sơ đồ mạch dưới đây cho thấy một ví dụ về việc thực hiện thực tế của nguyên tắc này.
Lưu ý rằng FETS đều là N-Channel và Nguồn của cả hai FET đều được kết nối và Gates của cả hai FET đều được kết nối. Mạch này hoạt động vì MOSFET là hai thiết bị góc phần tư - nghĩa là FET kênh N có thể được bật bởi một cổng tích cực thực sự với nguồn bất kể điện áp Drain to Source là + ve hay -ve. Điều đó có nghĩa là FET có thể tiến hành "lùi" nếu được điều khiển theo cách thông thường. Hai FET được yêu cầu kết nối trong "chuỗi chống" (cực tương đối đối diện) do "diode cơ thể" bên trong mỗi FET tiến hành khi FET bị sai lệch so với thông thường. Nếu chỉ có một FET được sử dụng, nó sẽ tiến hành khi FET bị tắt khi Drain âm so với nguồn.

Lưu ý rằng "cách ly" và dịch chuyển mức tín hiệu bật / tắt sang cổng nổi đạt được bằng các tụ 2 x 100 pF. Xem xét các mạch bên phải như tiềm năng tiềm năng chính. Tay phải 74C14 tạo thành một bộ dao động ở khoảng 100 kHz và hai bộ biến tần giữa chúng cung cấp ổ đĩa phân cực ngược nhau thông qua 2 tụ điện đến 4 điốt tạo thành bộ chỉnh lưu cầu. Bộ chỉnh lưu cung cấp ổ đĩa DC cho các cổng FET nổi. Điện dung cổng có lẽ là ~ một vài nF và điều này được giải phóng bởi R1 khi tín hiệu ổ đĩa bị loại bỏ. Tôi muốn loại bỏ ổ đĩa dự đoán sẽ xảy ra trong một phần mười giây nhưng hãy tự mình thực hiện các phép tính.

Mạch là từ đây và ghi chú

• Mạch sử dụng gói biến tần C-MOS rẻ tiền và một vài tụ điện nhỏ để điều khiển hai bóng bán dẫn MOS công suất từ ​​nguồn cung cấp 12 v đến 15v. Do các giá trị tụ điện ghép được sử dụng để điều khiển FET là nhỏ, dòng điện rò rỉ từ đường dây điện vào mạch điều khiển là 4uA nhỏ. Chỉ cần khoảng 1,5mA DC để bật và tắt 400 watt nguồn AC hoặc DC cho một tải

(3) KIẾM TIỀN

Bạn đặc biệt đề cập đến MOSFE.
TRIAC cũng thường được sử dụng trong AC SSR.
Dưới đây là một mạch TRIAC điển hình.
L1 có thể không được sử dụng.
C1 & R6 tạo thành một "snubber" và các giá trị phụ thuộc vào đặc tính tải.

Rơle trạng thái rắn được ghép nối ngược trở lại SCR ở dạng đơn giản nhất. Bạn có thể tự nhân đôi điều đó, nhưng nó có một chút lộn xộn. Vì rơle trạng thái rắn được cách ly quang, phía đầu ra có thể nổi đối với phía đầu vào, giống như rơle thực.

Nếu bạn thực sự cần sự cô lập, thì việc tự làm điều này trở nên phức tạp. Bạn nói tốc độ chuyển mạch thấp, vậy tại sao không phải là rơle cơ thông thường?

Nếu bạn không cần cách ly, thì có nhiều khả năng khác nhau. Một là sử dụng triac và điều khiển nó trực tiếp từ mạch của bạn. Để biết chi tiết, chúng tôi cần biết thêm về cách AC 50V này được tham chiếu (hoặc không) với bất kỳ nguồn cung cấp điện nào bạn có sẵn.

Bạn hoàn toàn đúng, SSR rất đắt . Cách thay thế đơn giản nhất là tự lăn bằng cách sử dụng triac opto-triac + power:

Chi phí này thấp hơn 80% so với SSR tương đương.

MOC3041 chuyển đổi ở mức không giao nhau của điện áp, vì vậy đó có thể là một lợi thế. Nếu bạn không cần điều đó, MOC3051 là một chuyển đổi ngẫu nhiên opto-triac. Một bất lợi của việc sử dụng triac có thể là sự sụt giảm điện áp vài volt và khi điện áp để chuyển đổi chỉ là 50V thì tổn thất sẽ nhiều hơn so với ví dụ 230V.
Một MOSFET là phần tử chuyển đổi nghe có vẻ như là một ý tưởng tốt hơn, nhưng nếu bạn sử dụng nó trong cây cầu như trong giải pháp của Russell, bạn sẽ có cùng một sự sụt giảm điện áp, nhưng lần này là trên các điốt.

Giải pháp tốt nhất liên quan đến sụt áp là rơle điện cơ tốt . Tùy thuộc vào loại tải bạn sẽ phải derate relay, do đó để chuyển đổi 5A bạn có thể cần một phiên bản 16A. Giá cho rơle 16A tương đương với SSR DIY.