Еквівалентна схема твердотільного реле


17

Я хочу переключити напругу змінного струму 50 В. Максимальний злив струму складе 5А. Частота - 50 ГГц. Швидкість перемикання не важлива, може бути реально повільною, це не проблема в моєму застосуванні.

Я хотів спочатку використовувати твердотільне реле для цієї мети. Але як тільки я почав шукати SSR, я побачив, що ціни на них занадто високі. Для дешевшого альтернативного рішення я хочу використовувати транзистори MOSFET (можуть бути і іншого типу транзисторів) замість твердотільного реле.

Чи можете ви запропонувати мені еквівалентну схему твердотільного реле MOSFET із специфікаціями, які я подав вище?

Відповіді:


15

Три способи зробити SSR:

Перші два використовують FET і можуть бути вимкнені та увімкнені протягом усього циклу змінного струму. Швидкість перемикання потрібно розуміти. Версії з плаваючими воротами мають постійну частоту RC, яка контролює поворот, за винятком додаткових зусиль, щоб уникнути цього.

Схема TRIAC включається, коли спрацьовує та вимикається на наступному нульовому переході. Він може бути запущений, як тільки нульовий перехід пройшов, але знову, потім його не можна вимкнути до наступного переходу нуля. Таким чином, ви можете отримати цілі півцикли або часткові півцикли, що тривають від вогневої точки до кінця цього півциклу. Індуктивні навантаження дещо ускладнюють це, але знаходяться поза основним обговоренням.

(1) Помістіть MOSFET всередину 4-діодного моста як "навантаження". Вхід змінного струму змінного струму "короткий" = увімкнено для змінного струму, коли FET знаходиться на воротах, плаває, тому вам потрібно отримати напругу на ворота. Не важко, але потребує думки. Приблизна схема - краще пізніше, можливо. Тут показаний біполярний транзистор, але MOSFET робить таку ж роботу. MOSFET завжди бачить постійний струм. Навантаження бачить перемикання змінного струму. Привід ворота з опто. Виведення живлення, наприклад, подача резистора від стоку до кришки резервуара для приводу воріт через опто.

введіть тут опис зображення


(2) Два, наприклад, N канальних MOSFET послідовно - підключіть джерело до джерела та ворота до воріт. Входи - 2 х стоків. Увімкніть ворота + ve до джерела, щоб увімкнути його. Ворота до джерела для вимкнення. Знову ворота та джерела пливуть, тому вам потрібно доїхати до них, але не важко - просто потрібна думка.

введіть тут опис зображення


На схемі нижче показаний приклад практичного втілення цього принципу.
Зауважте, що FETS є обома N-каналами і що джерела обох FET підключені, а ворота обох FET підключені. Ця схема працює тому, що MOSFETS - це два пристрої квадранта, тобто N-канальний FET може бути включений позитивним затвором, що реалізує джерело, незалежно від того, напруга стоку до джерела дорівнює + ve чи -ve. Це означає, що FET може вести «назад», якщо рухатися в звичайному порядку. Потрібно два FETS, з'єднані в "антисерію" (протилежну відносну полярність) через "діод тіла" всередині кожного FET, який проводить, коли FET зміщений протилежно звичайному. Якщо використовується лише одна БНТ, вона проводиться, коли БНТ було вимкнено, коли злив був негативним щодо джерела.

введіть тут опис зображення

Зауважте, що "ізоляція" та зміщення рівня сигналу ввімкнення / вимкнення до плавучих воріт досягається за допомогою конденсаторів 2 х 100 пФ. Розглянемо схему праворуч як потенційну мережу. Права рука 74C14 утворює генератор зі швидкістю близько 100 кГц, а два інвертора між ними забезпечують привід протилежної полярності через 2 конденсатори до 4 діодів, що утворюють мостовий випрямляч. Випрямляч забезпечує привід постійного струму до плавучих воріт FET. Ємність затвора, ймовірно, становить трохи nF, і це розряджається через R1, коли знімається сигнал приводу. Я б здогадався, що видалення накопичувача відбудеться в десятих частках мілільсекунд, але зробіть розрахунки самостійно.

Схема звідси і примітки

  • Схема використовує недорогий пакет інверторів C-MOS та кілька невеликих конденсаторів для приводу двох силових MOS-транзисторів від напруги 12 В до 15 В. Оскільки значення конденсатора з’єднання, що використовуються для приводу БНТ, невеликі, струм витоку з лінії електропередачі в ланцюг керування є невеликим 4uA. Тільки близько 1,5 мА постійного струму потрібно для включення та вимкнення 400 Вт змінного чи постійного струму до навантаження

(3) ТРИАКСЬКА СХЕМА

Ви спеціально згадали про MOSFET.
TRIAC також часто використовується в АСС змінного струму.
Нижче типова схема TRIAC.
L1 не можна використовувати.
C1 і R6 утворюють "снуд" і значення залежать від характеристик навантаження.

введіть тут опис зображення


5А х 2 діодні краплі = 1 гарячий міст. Акуратний трюк, просто не впевнений, що я хочу просунути все так багато струму через нього. Все одно +1 на вас.
JustJeff

Я думаю, що це слід розділити на кілька відповідей
ендоліт

5
@endolith - серйозне питання - навіщо його розділяти? Це все на його тему І утворює єдиний точковий ресурс для інших.
Рассел Макмахон

@Russell McMahon: Дякую вам за те, що шкодуєте зусилля, щоб написати цю довгу відповідь. Моя схема буде перемикати напругу на вторинну обмотку трансформатора. Ця напруга буде безпосередньо перемикатися на фільтр (конденсатор), потім на ступінь регулятора. Чи можна у вашій схемі (1) використовувати PNP BJT або P-канал MOSFET і підключити фільтруючий конденсатор (і паралельно до нього ступінь регулятора) на низькій стороні? Що у вашому ланцюзі (2), що ви мали на увазі під «воротами плаваючими», заїзд на ворота мені здавався нормальним. Які поліпшення я повинен зробити в цій схемі? Ще раз дякую, і заздалегідь дякую.
hkBattousai

1
@RussellMcMahon: Тому що тут є кілька різних рішень. Вони повинні бути в різних відповідях, щоб ми могли голосувати за кожного вгору або вниз і коментувати кожного незалежно.
ендоліт

8

Твердотільні реле опто-з'єднані SCR-спинами в їх найпростішому вигляді. Ви можете дублювати це самостійно, але це стає трохи безладним. Оскільки твердотілі реле оптично ізольовані, вихідна сторона може плавати відносно вхідної сторони, як і реальне реле.

Якщо вам справді потрібна ізоляція, то робити це самостійно стає складним. Ви кажете, що швидкість перемикання низька, то чому б не регулярне механічне реле?

Якщо вам не потрібна ізоляція, існують різні можливості. Перший - використовувати триак і керувати ним безпосередньо зі своєї схеми. Для детальної інформації нам потрібно дізнатися більше про те, як цей 50 В змінного струму посилається (чи ні) на будь-яке джерело живлення у вас є.


5A, 50V, і не особливо швидко? Я погоджуюсь, принаймні врахуйте, що вийде механічним.
JustJeff

6

Ви абсолютно праві, SSR - це дорого . Найпростіша альтернатива - прокрутити свій власний, використовуючи opto-triac + power triac:

ССР схематично

Це коштує на 80% менше, ніж еквівалентний SSR.

MOC3041 перемикається при нульовому переході напруги, так що це може бути перевагою. Якщо цього вам не потрібно, MOC3051 - це випадковий перемикач оптико-триак. Недоліком використання триака може бути те, що спостерігається падіння напруги на кілька вольт, а коли напруга для перемикання становить лише 50 В, втрати більше порівняно, ніж, наприклад, 230 В.
MOSFET як перемикаючий елемент може здатися кращою ідеєю, але якщо ви використовуєте його на мосту, як у рішенні Рассела, у вас все одно буде приблизно такий самий перепад напруги, але цього разу на діодах.

Найкращим рішенням щодо падіння напруги є хороший старий електромеханічне реле . Залежно від типу навантаження вам доведеться знизити реле, так що для перемикання 5А вам може знадобитися версія 16А. Ціна на реле 16А порівнянна з DIY SSR.


Чому ми використовуємо таку складну схему, а не просто триак? Для електричної ізоляції між керуючим сигналом і ланцюгом, що контролюється? Чи є якась інша причина?
hkBattousai

3
мк

Зауважте, що мінімальні вимоги до накопичувача для таких оптонів повинні бути дотримані або вони можуть взагалі не перемикатися. Дизайн завжди повинен відповідати найгіршим специфікаціям, але іноді все працює, коли ви цього не робите. У цьому випадку різниця може бути на 100% мертвою нижче необхідного рівня приводу.
Рассел Макмахон
Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.