SSR- of Solid State-relais zijn elektrische schakelaars met een hoog vermogen die werken zonder mechanische contacten, in plaats daarvan gebruiken ze halfgeleiders in vaste toestand, zoals MOSFET's voor het schakelen van een elektrische belasting.

SSR's kunnen worden gebruikt voor het bedienen van hoge vermogensbelastingen, via een kleine trigger-ingangsspanning met verwaarloosbare stroom.

Deze apparaten kunnen ook worden gebruikt voor het bedienen van AC-belastingen met hoog vermogen DC-belastingen

Solid State-relais zijn zeer efficiënt in vergelijking met de elektromechanische relais vanwege een paar verschillende kenmerken.

Belangrijkste kenmerken en voordelen van SSR

De belangrijkste kenmerken en voordelen van solid-state relais of SSR's zijn:

SSR's kunnen eenvoudig worden gebouwd met een minimum aan gewone elektronische onderdelen
Ze werken zonder enige vorm van klikgeluid door het ontbreken van mechanische contacten.
Omdat ze solid state zijn, kunnen SSR's ook veel sneller schakelen dan de traditionele elektromechanische typen.
SSR's zijn niet afhankelijk van externe voeding voor het inschakelen, maar onttrekken de voeding aan de belasting zelf.
Ze werken met een verwaarloosbare stroom en laten de batterij daarom niet leeglopen in systemen die op batterijen werken. Dit zorgt ook voor een verwaarloosbare ruststroom voor het apparaat.

Basis SSR-werkconcept met behulp van MOSFET's

In een van mijn eerdere posts heb ik uitgelegd hoe een MOSFET is gebaseerd bidirectionele schakelaar kan worden gebruikt voor het bedienen van elke gewenste elektrische belasting, net als een standaard mechanische schakelaar , maar met uitzonderlijke voordelen.

Hetzelfde MOSFET bidirectionele schakelaarconcept zou kunnen worden toegepast om een ideaal SSR-apparaat te maken.

Raadpleeg voor een op Triac gebaseerde SSR naar dit bericht

Basis SSR-ontwerp

basis solid state relais SSR ontwerpconcept

In het hierboven getoonde basis SSR-ontwerp kunnen we een aantal MOSFET's T1 en T2 met de juiste classificatie zien die rug aan rug zijn verbonden met hun source- en gate-terminals die met elkaar zijn verbonden.

D1 en D2 zijn de interne lichaamsdiodes van de respectievelijke MOSFET's, die indien nodig kunnen worden versterkt met externe parallelle diodes.

Er is ook een DC-ingangsvoeding te zien die is bevestigd over de gemeenschappelijke poort- / bronaansluitingen van de twee MOSFET's. Deze voeding wordt gebruikt om de MOSFET's AAN te zetten of om de MOSFET's permanent AAN te zetten terwijl de SSR-eenheid in bedrijf is.

“tcp/ip protocol architectuur ”

De AC-voeding die tot aan het elektriciteitsnetniveau zou kunnen komen en de belasting zijn in serie geschakeld over de twee afvoeren van de MOSFET's.

“het omzetten van 3 fase naar eenfase ”

Hoe het werkt

De werking van het voorgestelde relais voor verkochte staat kan worden begrepen door te verwijzen naar het volgende diagram en de bijbehorende details:

Met de bovenstaande opstelling, als gevolg van de aangesloten ingangspoortvoeding, staan T1 en T2 beide in de AAN-stand. Wanneer de AC-ingang aan de belastingzijde is ingeschakeld, laat het linkerdiagram zien hoe de positieve halve cyclus door het relevante MOSFET / diodepaar (T1, D2) geleidt en het diagram aan de rechterkant laat zien hoe de negatieve AC-cyclus door de andere complementaire MOSFET / diodepaar (T2, D1).

In het linkerdiagram zien we dat een van de AC-halve cycli door T1 gaat, en D2 (T2 is tegengesteld voorgespannen), en uiteindelijk de cyclus voltooit via de belasting.

Het rechter diagram laat zien hoe de andere halve cyclus het circuit in de tegenovergestelde richting voltooit door door de belasting te geleiden, T2, D1 (in dit geval is T1 omgekeerd voorgespannen).

Op deze manier zorgen de twee MOSFET's T1, T2 samen met hun respectievelijke lichaamsdiodes D1, D2 ervoor dat beide halve cycli van de AC geleiden, waardoor de AC-belasting perfect wordt gevoed en de SSR-rol efficiënt wordt vervuld.

Een praktisch SSR-circuit maken

Tot dusver hebben we het theoretische ontwerp van een SSR geleerd, laten we nu verder gaan en kijken hoe een praktische solid-state relaismodule kan worden gebouwd voor het schakelen van een gewenste AC-belasting met hoog vermogen, zonder enige externe DC-ingang.

Het bovenstaande SSR-circuit is precies op dezelfde manier geconfigureerd als besproken in het eerdere basisontwerp. Hier vinden we echter twee extra diodes D1 en D2, samen met de MOSFET-lichaamsdiodes D3, D4.

De diodes D1, D2 worden geïntroduceerd voor een specifiek doel, zodat het een bruggelijkrichter vormt in combinatie met de D3, D4 MOSFET lichaamsdiodes.

De kleine AAN-UIT-schakelaar kan worden gebruikt om de SSR AAN / UIT te zetten. Deze schakelaar kan een reed-schakelaar zijn of een andere zwakstroomschakelaar.

Voor schakelen op hoge snelheid kunt u de schakelaar vervangen door een opto-koppeling zoals hieronder weergegeven.

In wezen voldoet het circuit nu aan 3 eisen.

Het voedt de AC-belasting via de MOSFET / Diode SSR-configuratie.
De bruggelijkrichter gevormd door D1 --- D4 zet tegelijkertijd de AC-ingang van de belasting om in gelijkgerichte en gefilterde gelijkstroom, en deze gelijkstroom wordt gebruikt voor het voorspannen van de poorten van de MOSFET's. Hierdoor kunnen de MOSFET's op de juiste manier worden ingeschakeld via de AC-belasting zelf, zonder afhankelijk te zijn van externe DC.
De gelijkgerichte gelijkstroom wordt verder beëindigd als een extra gelijkstroomuitgang die kan worden gebruikt voor het voeden van elke geschikte externe belasting.

Circuit probleem

Een nadere beschouwing van het bovenstaande ontwerp suggereert dat dit SSR-ontwerp problemen kan hebben om de beoogde functie efficiënt te implementeren. Dit komt omdat, op het moment dat de schakelende DC aankomt bij de poort van de MOSFET, deze zal worden ingeschakeld, waardoor de stroom door de afvoer / bron wordt omzeild, waardoor de poort- / bronspanning wordt uitgeput.

Laten we eens kijken naar de MOSFET T1. Zodra de gelijkgerichte gelijkstroom de poort van T1 begint te bereiken, begint deze vanaf ongeveer 4 V direct AAN te gaan, waardoor een omzeileffect van de voeding via de afvoer- / bronaansluitingen wordt veroorzaakt. Gedurende dit moment zal de DC moeite hebben om over de zenerdiode te stijgen en naar nul te dalen.

Dit zal er op zijn beurt voor zorgen dat de MOSFET wordt UITGESCHAKELD, en de voortdurende, muffe soort strijd of een touwtrekken zal plaatsvinden tussen de MOSFET-afvoer / bron en de MOSFET-poort / bron, waardoor de SSR niet correct functioneert.

“zonnepanelen projecten voor school ”

De oplossing

De oplossing voor het bovenstaande probleem zou kunnen worden bereikt met behulp van het volgende voorbeeldcircuitconcept.

Het doel is hier om ervoor te zorgen dat de MOSFET's niet geleiden totdat een optimale 15 V is ontwikkeld over de zenerdiode of over de poort / bron van de MOSFET's.

De opamp zorgt ervoor dat de output alleen wordt geactiveerd als de DC-lijn de referentiedrempel van de zenerdiode van 15 V overschrijdt, waardoor de MOSFET-poorten een optimale 15 V DC voor de geleiding krijgen.

De rode lijn die is gekoppeld aan pin3 van IC 741 kan worden omgeschakeld door een optokoppeling voor de vereiste omschakeling vanaf een externe bron.

Hoe het werkt : Zoals we kunnen zien, is de inverterende ingang van de opamp verbonden met de 15V zener, die een referentieniveau vormt voor de opamp pin2. Pin3, de niet-inverterende ingang van de opamp, is verbonden met de positieve lijn. Deze configuratie zorgt ervoor dat de uitgangspen6 van de opamp alleen een 15V-voeding produceert als de pin3-spanning boven de 15 V-markering komt.De actie zorgt ervoor dat de MOSFET's alleen geleiden via een geldige optimale poortspanning van 15 V, waardoor een goede werking van de SSR mogelijk is.