SSR veya Katı hal röleleri, mekanik kontaklar olmadan çalışan yüksek güçlü elektrik anahtarlarıdır, bunun yerine katı hal yarı iletkenleri kullanırlar. MOSFET'ler bir elektrik yükünü değiştirmek için.

SSR'ler, ihmal edilebilir akıma sahip küçük bir giriş tetik voltajı aracılığıyla yüksek güçlü yükleri çalıştırmak için kullanılabilir.

Bu cihazlar, yüksek güçlü AC yükleri çalıştırmak için kullanılabileceği gibi DC yükler .

Katı Hal Röleleri, elektro-mekanik röleler birkaç farklı özellik nedeniyle.

SSR'nin Ana Özellikleri ve Avantajları

Katı hal rölelerinin temel özellikleri ve avantajları veya SSR'ler şunlardır:

SSR'ler, minimum sayıda sıradan elektronik parça kullanılarak kolayca oluşturulabilir
Mekanik kontakların olmaması nedeniyle herhangi bir tıklama sesi olmadan çalışırlar.
Katı hal olması, SSR'lerin geleneksel elektro-mekanik türlerden çok daha hızlı geçiş yapabileceği anlamına da gelir.
SSR'ler AÇIK konuma geçmek için harici beslemeye bağlı değildir, bunun yerine beslemeyi yükün kendisinden alır.
İhmal edilebilir akım kullanarak çalışırlar ve bu nedenle pille çalışan sistemlerde pili boşaltmazlar. Bu aynı zamanda cihaz için ihmal edilebilir boşta akım sağlar.

MOSFET'leri kullanarak Temel SSR Çalışma Konsepti

Daha önceki gönderilerimden birinde bir MOSFET'in nasıl temel aldığını açıkladım çift yönlü anahtar tıpkı bir standart gibi istenen herhangi bir elektrik yükünü çalıştırmak için kullanılabilir mekanik anahtar , ancak olağanüstü avantajlarla.

Aynı MOSFET çift yönlü anahtar konsepti, ideal bir SSR cihazı yapmak için uygulanabilir.

Triyak tabanlı SSR için lütfen bakın bu gönderiye

Temel SSR Tasarımı

temel katı hal rölesi SSR tasarım konsepti

Yukarıda gösterilen temel SSR tasarımında, uygun şekilde derecelendirilmiş birkaç MOSFET T1 ve T2'nin birbirleriyle ortak bir şekilde birleştirilmiş kaynakları ve kapı terminalleri ile arka arkaya bağlandığını görebiliriz.

D1 ve D2, gerektiğinde harici paralel diyotlarla güçlendirilebilen ilgili MOSFET'lerin iç gövde diyotlarıdır.

İki MOSFET'in ortak geçit / kaynak terminalleri boyunca bir giriş DC beslemesi de görülebilir. Bu besleme, MOSFET'leri AÇIK duruma getirmek veya SSR ünitesi çalışırken MOSFET'ler için kalıcı olarak AÇIK konuma getirmek için kullanılır.

“8 bitlik dalgalanma taşıma toplayıcı verilog ”

Şebeke şebeke seviyesine kadar çıkabilen AC kaynağı ve yük, MOSFET'lerin iki drenajına seri olarak bağlanır.

Nasıl çalışır

Önerilen satılmış durum rölesinin çalışması, aşağıdaki diyagrama ve ilgili ayrıntılara başvurarak anlaşılabilir:

Yukarıdaki kurulumla, bağlı giriş kapısı beslemesi nedeniyle, T1 ve T2'nin ikisi de açık konumdadır. Yük tarafı AC girişi AÇIK konuma getirildiğinde, soldaki diyagram pozitif yarım döngünün ilgili MOSFET / diyot çifti (T1, D2) üzerinden nasıl yürütüldüğünü gösterir ve sağ taraftaki diyagram, negatif AC döngüsünün diğer tamamlayıcı MOSFET / diyot çifti (T2, D1).

Soldaki diyagramda, AC yarı çevrimlerinden birinin T1 ve D2'den geçtiğini (T2 ters önyargılıdır) ve sonunda yükü yük aracılığıyla tamamladığını görüyoruz.

Sağ taraftaki diyagram, diğer yarım döngünün, T2, D1 (T1 bu durumda ters önyargılıdır) üzerinden gerçekleştirerek devreyi ters yönde nasıl tamamladığını gösterir.

Bu şekilde, iki MOSFET T1, T2, ilgili vücut diyotları D1, D2 ile birlikte, AC'nin hem yarım döngülerinin yürütülmesine, AC yükünü mükemmel şekilde çalıştırmasına hem de SSR rolünü verimli bir şekilde gerçekleştirmesine izin verir.

Pratik Bir SSR Devresi Yapmak

Şimdiye kadar bir SSR'nin teorik tasarımını öğrendik, şimdi ilerleyelim ve herhangi bir harici giriş DC olmadan istenen bir yüksek güçlü AC yükünü değiştirmek için pratik bir katı hal röle modülünün nasıl oluşturulabileceğini görelim.

Yukarıdaki SSR devresi, önceki temel tasarımda tartışılanla tam olarak aynı şekilde yapılandırılmıştır. Bununla birlikte, burada MOSFET gövde diyotları D3, D4 ile birlikte iki ek diyot D1 ve D2 buluyoruz.

D1, D2 diyotları, D3, D4 MOSFET gövde diyotları ile birlikte bir köprü doğrultucu oluşturacak şekilde belirli bir amaç için tanıtılmıştır.

Küçük KAPALI anahtarı, SSR'yi AÇMAK / KAPATMAK için kullanılabilir. Bu anahtar bir dilli anahtar veya herhangi bir düşük akım anahtarı olabilir.

“uzaktan kumandalı helikopter devre kartı ”

Yüksek hızlı anahtarlama için anahtarı bir opto-bağlayıcı Aşağıda gösterildiği gibi.

Temelde devre artık 3 gereksinimi karşılar.

AC yüküne MOSFET / Diyot SSR konfigürasyonu aracılığıyla güç sağlar.
D1 --- D4 tarafından oluşturulan köprü doğrultucu eşzamanlı olarak AC yük girişini doğrultulmuş ve filtrelenmiş DC'ye dönüştürür ve bu DC, MOSFET'lerin kapılarını önyargılı yapmak için kullanılır. Bu, MOSFET'lerin herhangi bir harici DC'ye bağlı olmaksızın AC yükünün kendisi aracılığıyla uygun şekilde AÇIK duruma getirilmesine izin verir.
Düzeltilmiş DC ayrıca, herhangi bir uygun harici yüke güç sağlamak için kullanılabilecek bir yardımcı DC çıkışı olarak sonlandırılır.

Devre Problemi

Yukarıdaki tasarıma daha yakından bakıldığında, bu SSR tasarımının, amaçlanan işlevi verimli bir şekilde uygulamada sorun yaşayabileceğini göstermektedir. Bunun nedeni, anahtarlama DC'sinin MOSFET'in kapısına ulaştığı anda AÇIK hale gelmeye başlayacak ve akımın drenaj / kaynak yoluyla baypas edilmesine neden olacak ve geçit / kaynak voltajını tüketecektir.

MOSFET T1'i ele alalım. Düzeltilmiş DC, T1'in kapısına ulaşmaya başlar başlamaz, yaklaşık 4 V'den itibaren sağa dönmeye başlayacak ve beslemenin drenaj / kaynak terminalleri yoluyla baypas etkisine neden olacaktır. Bu anda DC, zener diyotu üzerinde yükselmek için mücadele edecek ve sıfıra doğru düşmeye başlayacaktır.

Bu da MOSFET'in kapanmasına neden olacak ve MOSFET drenajı / kaynağı ile MOSFET kapısı / kaynağı arasında SSR'nin düzgün çalışmasını engelleyecek şekilde sürekli bayat-eş türden bir mücadele veya çekişme meydana gelecektir.

Çözüm

Yukarıdaki sorunun çözümü, aşağıdaki örnek devre konsepti kullanılarak gerçekleştirilebilir.

Buradaki amaç, MOSFET'lerin zener diyotu boyunca veya MOSFET'lerin kapısı / kaynağı boyunca optimum 15 V geliştirilinceye kadar iletilmemesini sağlamaktır.

Op amp, çıkışının yalnızca DC hattı 15 V zener diyot referans eşiğini geçtikten sonra ateşlenmesini sağlar, bu da MOSFET kapılarının iletim için optimum 15 V DC almasını sağlar.

IC 741'in pimi3 ile ilişkili kırmızı çizgi, harici bir kaynaktan gerekli anahtarlama için bir opto kuplör aracılığıyla değiştirilebilir.

Nasıl çalışır : Gördüğümüz gibi, op amp'in ters çevirme girişi, op amp pin2 için bir referans seviyesi oluşturan 15V zener ile bağlanmıştır. Op amplifikatörün ters çevirmeyen girişi olan Pin3, pozitif hatta bağlanır. Bu yapılandırma, op amplifikatörün çıkış pini6'nın yalnızca pin3 voltajı 15 V işaretinin üzerine çıktığında 15V'luk bir besleme üretmesini sağlar. Bu işlem, MOSFET'lerin yalnızca geçerli bir 15 V optimum kapı voltajı aracılığıyla iletilmesini sağlayarak SSR'nin düzgün çalışmasını sağlar.