Ang SSR o Solid state relay ay mga de-koryenteng switch ng kuryente na gumagana nang hindi kasangkot ang mga contact sa makina, sa halip ay gumagamit sila ng mga solidong state semiconductor tulad MOSFETs para sa paglipat ng isang electrical load.

Maaaring magamit ang SSRs para sa pagpapatakbo ng mataas na pag-load ng kuryente, sa pamamagitan ng isang maliit na boltahe ng pagpalit ng input na may kapansin-pansin na kasalukuyang.

Ang mga aparatong ito ay maaaring magamit para sa pagpapatakbo ng mataas na kapangyarihan AC na naglo-load pati na rin Naglo-load ang DC .

Ang Solid State Relay ay lubos na mabisa kumpara sa electro-mechanical relay dahil sa ilang mga natatanging tampok.

Pangunahing Mga Tampok at kalamangan ng SSR

Ang mga pangunahing tampok at bentahe ng solidong relay ng estado o Ang mga SSR ay:

Ang mga SSR ay maaaring maitayo nang madali gamit ang isang minimum na bilang ordinaryong mga elektronikong bahagi
Gumagana ang mga ito nang walang anumang anyo ng pag-click sa tunog dahil sa kawalan ng mga contact na mekanikal.
Ang pagiging solidong estado ay nangangahulugan din na ang SSRs ay maaaring lumipat sa mas mabilis na bilis kaysa sa tradisyunal na mga electro-mechanical na uri.
Ang mga SSR ay hindi umaasa sa panlabas na supply para sa paglipat ng ON, sa halip ay kunin ang supply mula sa pagkarga mismo.
Gumagana ang mga ito gamit ang napapabayaan kasalukuyang at samakatuwid ay hindi maubos ang baterya sa mga system na pinapatakbo ng baterya. Tinitiyak din nito ang napapabayaan na kasalukuyang idle para sa aparato.

Pangunahing Konsepto sa Paggawa ng SSR gamit ang MOSFETs

Sa isa sa aking naunang mga post na ipinaliwanag ko kung paano nakabatay ang isang MOSFET bidirectional switch maaaring magamit para sa pagpapatakbo ng anumang ninanais na electrical load, tulad ng isang pamantayan mekanikal na switch , ngunit may mga pambihirang kalamangan.

Ang parehong MOSFET na bidirectional switch na konsepto ay maaaring mailapat para sa paggawa ng isang perpektong aparato ng SSR.

Para sa isang Triac based SSR mangyaring mag-refer sa post na ito

Pangunahing Disenyo ng SSR

pangunahing konsepto ng disenyo ng solidong relay ng estado ng SSR

Sa ipinakita sa itaas na pangunahing disenyo ng SSR, maaari naming makita ang isang pares ng naaangkop na na-rate na MOSFETs T1 at T2 na nakakonekta pabalik sa kanilang mga mapagkukunan at mga terminal ng gate na sumali sa pareho sa bawat isa.

Ang D1 at D2 ay ang panloob na mga body diode ng kani-kanilang MOSFETs, na maaaring mapalakas ng panlabas na parallel diode, kung kinakailangan.

Ang isang input ng supply ng DC ay maaari ding makita na nakakabit sa karaniwang mga gate / source terminal ng dalawang MOSFET. Ginagamit ang supply na ito para sa pag-trigger ng MOSFETs ON o para sa pagpapagana ng permanenteng switch ON para sa MOSFETs habang ang unit ng SSR ay pagpapatakbo.

“alin sa mga sumusunod na anyo ng cryptography ang pinakamahusay na ipinatupad sa hardware ”

Ang supply ng AC na maaaring hanggang sa antas ng mga grid mains at ang pagkarga ay konektado sa serye sa kabuuan ng dalawang mga drains ng MOSFETs.

Paano ito gumagana

Ang pagtatrabaho ng iminungkahing naibenta na relay ng estado ay maaaring maunawaan sa pamamagitan ng pag-refer sa sumusunod na diagram, at ang mga kaukulang detalye:

positibong kalahating ikot ng SSR na gumagana

negatibong kalahating ikot ng SSR na gumagana

Sa pag-setup sa itaas, dahil sa koneksyon ng pag-input ng gate na konektado, ang T1 at T2 ay pareho sa nakabukas na posisyon. Kapag ang pag-input ng bahagi ng pag-load ng AC ay ON, ang kaliwang diagram ay nagpapakita kung paano nagsasagawa ang positibong kalahating ikot sa pamamagitan ng nauugnay na pares ng MOSFET / diode (T1, D2) at ang kanang bahagi ng diagram ay nagpapakita kung paano nagsasagawa ang negatibong AC cycle sa pamamagitan ng iba pang pantulong na MOSFET / pares ng diode (T2, D1).

Sa kaliwang diagram nakita namin ang isa sa mga kalahating siklo ng AC na dumadaan sa T1, at D2 (T2 na reverse bias), at sa wakas ay nakukumpleto ang pag-ikot sa pamamagitan ng pagkarga.

Ipinapakita ng kanang diagram sa gilid kung paano nakumpleto ng iba pang kalahating ikot ang circuit sa kabaligtaran na direksyon sa pamamagitan ng pagsasagawa sa pamamagitan ng pagkarga, T2, D1 (T1 na nabaligtad na bias sa kasong ito).

Sa ganitong paraan ang dalawang MOSFETs T1, T2 kasama ang kani-kanilang mga diode sa katawan na D1, D2, ay pinapayagan ang parehong kalahating siklo ng AC na magsagawa, na pinapatakbo nang perpekto ang pag-load ng AC, at mahusay na naisasagawa ang papel na SSR.

Paggawa ng isang Praktikal na SSR Circuit

Sa ngayon natutunan natin ang teoretikal na disenyo ng isang SSR, ngayon ay magpatuloy tayo at tingnan kung paano maitatayo ang isang praktikal na solidong estado ng relay module, para sa paglipat ng isang nais na mataas na AC power load, nang walang anumang panlabas na input DC.

Ang nasa itaas na circuit ng SSR ay naka-configure nang eksakto sa parehong paraan tulad ng tinalakay sa naunang pangunahing disenyo. Gayunpaman, nakita namin dito ang dalawang karagdagang mga diode D1, at D2, kasama ang MOSFET body diodes D3, D4.

Ang diodes D1, D2 ay ipinakilala para sa isang tiyak na layunin tulad na bumubuo ito ng isang tulay na tagapagtama kasabay ng D3, D4 MOSFET body diodes.

Ang maliit na ON switch ay maaaring magamit para sa pag-ON / OFF ng SSR. Ang switch na ito ay maaaring maging isang reed switch o anumang mababang kasalukuyang switch.

Para sa mataas na bilis ng paglipat maaari mong palitan ang switch ng a opto-coupler tulad ng ipinakita sa ibaba.

Sa esensya ang circuit ngayon ay natutupad ang 3 mga kinakailangan.

“kung paano gumawa ng isang strob light circuit ”

Pinapagana nito ang pag-load ng AC sa pamamagitan ng pagsasaayos ng MOSFET / Diode SSR.
Ang tulay na tagapagpatuwid na nabuo ng D1 --- D4 ay sabay na nagko-convert ng load ng AC input sa naayos at na-filter na DC, at ang DC na ito ay ginagamit para sa pagkiling ng mga pintuan ng MOSFETs. Pinapayagan nito ang MOSFETs na maayos na ma-ON sa pamamagitan ng pag-load ng AC mismo, nang hindi nakasalalay sa anumang panlabas na DC.
Ang naayos na DC ay karagdagang winakasan bilang isang pandiwang pantulong na output ng DC na maaaring magamit para sa pagpapatakbo ng anumang naaangkop na panlabas na pagkarga.

Suliranin sa Circuit

Ang isang mas malapit na pagtingin sa disenyo sa itaas ay nagpapahiwatig na, ang disenyo ng SSR na ito ay maaaring may mga problema sa pagpapatupad ng inilaan na pagpapaandar nang mahusay. Ito ay sapagkat, sa sandaling ang switching DC ay dumating sa gate ng MOSFET, magsisimula itong i-ON, na magdudulot ng isang bypassing ng kasalukuyang sa pamamagitan ng alisan ng tubig / pinagmulan, pag-ubos ng gate / pinagmulan ng boltahe.

Isaalang-alang natin ang MOSFET T1. Sa sandaling ang naayos na DC ay nagsisimulang maabot ang gate ng T1, magsisimula itong i-ON nang direkta mula sa paligid ng 4 V pasulong, na magdudulot ng isang bypassing na epekto ng supply sa pamamagitan ng mga drain / source terminal nito. Sa sandaling ito, pipilitin ng DC na tumaas sa diode ng zener at magsimulang bumaba patungo sa zero.

“mataas na pass filter na may op amp ”

Ito rin ang magiging sanhi ng MOSFET upang ma-OFF, at ang tuluy-tuloy na stale-mate na uri ng pakikibaka o isang paghuli ng digmaan ay magaganap sa pagitan ng MOSFET drain / source at ng MOSFET gate / source, na pumipigil sa SSR na gumana nang tama.

Ang solusyon

Ang solusyon sa isyu sa itaas ay maaaring magawa gamit ang sumusunod na halimbawa ng konsepto ng circuit.

Ang layunin dito ay, upang matiyak na ang MOSFETs ay hindi nagsasagawa hanggang sa ang isang pinakamabuting kalagayan 15 V ay nabuo sa buong zener diode, o sa kabila ng gate / mapagkukunan ng MOSFETs

Tinitiyak ng op amp na ang output nito ay sunud-sunod lamang sa linya ng DC na tumatawid sa threshold na 15 V zener diode, na nagpapahintulot sa mga pintuang MOSFET na makakuha ng pinakamainam na 15 V DC para sa pagpapadaloy.

Ang pulang linya na nauugnay sa pin3 ng IC 741 ay maaaring i-toggle sa pamamagitan ng isang opto coupler para sa kinakailangang paglipat mula sa isang panlabas na mapagkukunan.

Paano ito gumagana : Tulad ng nakikita natin, ang inverting input ng op amp ay nakatali sa 15V zener, na bumubuo ng isang antas ng sanggunian para sa op amp pin2. Ang Pin3 na kung saan ay ang non-inverting input ng op amp ay konektado sa positibong linya. Tinitiyak ng pagsasaayos na ito na ang output pin6 ng op amp ay gumagawa ng isang 15V na supply lamang sa sandaling ang boltahe ng pin3 ay umabot sa itaas ng 15 V marka Tinitiyak ng aksyon na ang MOSFETs ay nagsasagawa lamang sa pamamagitan ng isang wastong 15 V na pinakamainam na boltahe ng gate, na nagpapagana ng wastong pagtatrabaho ng SSR.

Isolated Switching

Ang pangunahing tampok ng anumang SSR ay upang paganahin ang gumagamit ng isang nakahiwalay na paglipat ng aparato sa pamamagitan ng isang panlabas na signal.

Ang op sa itaas na batay sa disenyo ay maaaring mapadali sa tampok na ito tulad ng ipinakita sa sumusunod na konsepto: