SSR или твердотельные реле - это мощные электрические переключатели, которые работают без механических контактов, вместо этого они используют твердотельные полупроводники, такие как МОП-транзисторы для переключения электрической нагрузки.

SSR могут использоваться для работы с мощными нагрузками за счет небольшого входного триггерного напряжения при незначительном токе.

Эти устройства могут использоваться для работы с нагрузками переменного тока большой мощности, а также Нагрузки постоянного тока .

Твердотельные реле более эффективны по сравнению с электромеханические реле из-за нескольких отличительных черт.

Основные характеристики и преимущества SSR

Основные особенности и преимущества твердотельных реле или SSR находятся:

SSR можно легко построить, используя минимальное количество обычных электронных деталей.
Они работают без какого-либо щелчка из-за отсутствия механических контактов.
Твердотельное состояние также означает, что твердотельные реле могут переключаться с гораздо большей скоростью, чем традиционные электромеханические типы.
SSR не зависят от внешнего источника питания для включения, а извлекают питание из самой нагрузки.
Они работают с незначительным током и поэтому не разряжают батарею в системах с батарейным питанием. Это также гарантирует незначительный ток холостого хода для устройства.

Базовая рабочая концепция SSR с использованием полевых МОП-транзисторов

В одном из своих предыдущих постов я объяснил, как MOSFET двунаправленный переключатель может использоваться для работы с любой желаемой электрической нагрузкой, как и стандартный механический переключатель , но с исключительными преимуществами.

Та же самая концепция двунаправленного переключателя MOSFET может быть применена для создания идеального устройства SSR.

Для SSR на основе симистора см. к этому посту

Базовая конструкция SSR

базовая концепция конструкции твердотельного реле SSR

В показанной выше базовой конструкции SSR мы видим пару МОП-транзисторов T1 и T2 соответствующего номинала, подключенных друг к другу, а их выводы истока и затвора соединены вместе друг с другом.

D1 и D2 - это внутренние диоды соответствующих полевых МОП-транзисторов, которые при необходимости могут быть усилены внешними параллельными диодами.

Входной источник постоянного тока также можно увидеть подключенным к общим клеммам затвор / исток двух полевых МОП-транзисторов. Этот источник питания используется для включения полевых МОП-транзисторов или для разрешения постоянного включения полевых МОП-транзисторов во время работы блока SSR.

“чем полупроводник отличается от проводника или изолятора? ”

Источник переменного тока, который может быть до уровня сети, и нагрузка подключаются последовательно через два стока полевых МОП-транзисторов.

“как сделать светодиодную лампочку ”

Как это устроено

Работу предлагаемого реле состояния можно понять, обратившись к следующей схеме и соответствующим деталям:

При описанной выше настройке, из-за подключенного питания входного затвора, T1 и T2 оба находятся во включенном положении. Когда вход переменного тока на стороне нагрузки включен, на левой диаграмме показано, как положительный полупериод проходит через соответствующую пару MOSFET / диод (T1, D2), а на правой диаграмме показано, как отрицательный цикл переменного тока проходит через другой дополнительный MOSFET / диодная пара (Т2, Д1).

На левой диаграмме мы видим, что один из полупериодов переменного тока проходит через T1 и D2 (T2 имеет обратное смещение) и, наконец, завершает цикл через нагрузку.

На правой диаграмме показано, как другой полупериод завершает цепь в противоположном направлении, проводя через нагрузку, T2, D1 (в этом случае T1 имеет обратное смещение).

Таким образом, два полевых МОП-транзистора T1, T2 вместе с соответствующими внутренними диодами D1, D2 позволяют проводить оба полупериода переменного тока, идеально питая нагрузку переменного тока и эффективно выполняя роль SSR.

Создание практической схемы SSR

Итак, мы изучили теоретическую конструкцию SSR, теперь давайте продвинемся вперед и посмотрим, как можно построить практический модуль твердотельного реле для переключения желаемой нагрузки переменного тока большой мощности без какого-либо внешнего входа постоянного тока.

Вышеупомянутая схема SSR сконфигурирована точно так же, как обсуждалось в предыдущем базовом проекте. Однако здесь мы находим два дополнительных диода D1 и D2, а также корпусные диоды MOSFET D3, D4.

Диоды D1, D2 используются для определенной цели, так что они образуют мостовой выпрямитель вместе с корпусными диодами D3, D4 MOSFET.

Крошечный выключатель ON OFF может использоваться для включения / выключения SSR. Этим переключателем может быть геркон или любой слаботочный переключатель.

Для переключения на высокой скорости вы можете заменить переключатель на оптрон как показано ниже.

По сути, теперь схема удовлетворяет трем требованиям.

Он питает нагрузку переменного тока через конфигурацию MOSFET / Diode SSR.
Мостовой выпрямитель, образованный D1-D4, одновременно преобразует входной переменный ток нагрузки в выпрямленный и фильтрованный постоянный ток, и этот постоянный ток используется для смещения затворов полевых МОП-транзисторов. Это позволяет МОП-транзисторам надлежащим образом включаться через саму нагрузку переменного тока, независимо от какого-либо внешнего постоянного тока.
Выпрямленный постоянный ток дополнительно завершается как дополнительный выход постоянного тока, который может использоваться для питания любой подходящей внешней нагрузки.

Проблема цепи

Более пристальный взгляд на приведенный выше дизайн предполагает, что этот дизайн SSR может иметь проблемы с эффективной реализацией намеченной функции. Это связано с тем, что в тот момент, когда коммутирующий постоянный ток достигает затвора полевого МОП-транзистора, он начинает включаться, вызывая обход тока через сток / исток, уменьшая напряжение затвора / истока.

Рассмотрим MOSFET T1. Как только выпрямленный постоянный ток начинает достигать затвора T1, он начинает включаться примерно с 4 В и далее, вызывая эффект обхода источника питания через его выводы стока / истока. В этот момент постоянный ток будет изо всех сил пытаться подняться на стабилитроне и начнет падать до нуля.

Это, в свою очередь, приведет к выключению полевого МОП-транзистора, и между стоком / истоком полевого МОП-транзистора и затвором / истоком полевого МОП-транзистора будет происходить непрерывная борьба или перетягивание каната, препятствуя правильной работе SSR.

“как работает зарядное устройство для телефона ”

Решение

Решение вышеупомянутой проблемы может быть достигнуто с использованием следующего примера концепции схемы.

Цель здесь состоит в том, чтобы убедиться, что полевые МОП-транзисторы не проводят ток до тех пор, пока на стабилитроне или на затворе / истоке полевых МОП-транзисторов не будет достигнуто оптимальное напряжение 15 В.

Операционный усилитель гарантирует, что его выход срабатывает только после того, как линия постоянного тока пересекает опорный порог стабилитрона 15 В, что позволяет затворам MOSFET получать оптимальные 15 В постоянного тока для проводимости.

Красная линия, связанная с выводом 3 микросхемы IC 741, может быть переключена через оптопару для требуемого переключения от внешнего источника.

Как это устроено : Как мы видим, инвертирующий вход операционного усилителя связан с стабилитроном 15 В, который формирует опорный уровень для вывода 2 операционного усилителя. Контакт 3, который является неинвертирующим входом операционного усилителя, подключен к положительной линии. Эта конфигурация гарантирует, что выходной контакт 6 операционного усилителя выдает напряжение 15 В только после того, как его напряжение на контакте 3 достигает отметки 15 В. Действие гарантирует, что полевые МОП-транзисторы проводят только через допустимое оптимальное напряжение затвора 15 В, обеспечивая правильную работу SSR.