Sirkuit ekivalen dari relai keadaan padat

Saya ingin mengganti tegangan AC 50V. Arus maksimum yang dikuras adalah 5A. Frekuensi adalah 50Hz. Perpindahan kecepatan tidak penting, bisa jadi sangat lambat, itu bukan masalah dalam aplikasi saya.

Saya ingin menggunakan solid state relay pada awalnya untuk tujuan ini. Tapi begitu saya mulai mencari SSR, saya melihat bahwa harga mereka terlalu tinggi. Untuk solusi alternatif yang lebih murah, saya ingin menggunakan transistor MOSFET (bisa menjadi tipe transistor yang berbeda juga) alih-alih solid state relay.

Dapatkah Anda menyarankan saya sirkuit setara MOSFET dari relay solid state dengan spesifikasi yang saya berikan di atas?

Tiga cara membuat RSK ikuti:

Dua yang pertama menggunakan FET dan dapat dimatikan dan dihidupkan sepanjang siklus AC seperti yang diperlukan. Kecepatan perpindahan harus dipahami. Versi gerbang mengambang memiliki konstanta waktu RC yang mengontrol belokan kecuali jika ada perhatian ekstra untuk menghindarinya.

Sirkuit TRIAC menyala saat ditembakkan dan dimatikan pada persimpangan nol berikutnya. Ia dapat ditembakkan segera setelah zero crossing telah berlalu tetapi sekali lagi, tidak dapat dimatikan sampai zero crossing berikutnya. Jadi, Anda bisa mendapatkan seluruh setengah siklus atau bagian setengah siklus dari titik tembak ke akhir setengah siklus itu. Beban induktif sedikit menyulitkan ini tetapi berada di luar diskusi dasar.

(1) Tempatkan MOSFET di dalam jembatan 4 dioda sebagai "beban". Ac untuk menjembatani masukan AC adalah "korsleting" = selama AC saat FET adalah tentang Gate mengambang sehingga Anda perlu untuk mendapatkan tegangan ke pintu gerbang. Tidak sulit tetapi perlu dipikirkan. Diagram kasar - mungkin nanti lebih baik. Transistor yang ditampilkan di sini adalah bipolar tetapi MOSFET melakukan pekerjaan yang sama. MOSFET selalu melihat DC. Muat melihat pengalihan AC. Drive gate dengan opto. Derive daya dengan misalnya pakan resistor dari drain ke topi waduk untuk mendorong gerbang melalui OPTO.

(2) Dua misalnya N channel MOSFET dalam seri - sumber connect ke sumber dan gerbang ke pintu gerbang. Input adalah 2 x saluran air. Drive gate + ve ke sumber untuk menghidupkan. Gerbang ke sumber untuk mematikan. Sekali lagi, gerbang dan sumber mengambang sehingga Anda perlu untuk mendapatkan dorongan kepada mereka tetapi tidak sulit - hanya kebutuhan berpikir.

Diagram sirkuit di bawah ini menunjukkan contoh implementasi praktis dari prinsip ini.
Perhatikan bahwa FETS keduanya N-Channel dan bahwa Sumber dari kedua FET tersebut terhubung dan Gerbang dari kedua FET tersebut terhubung. Sirkuit ini berfungsi karena MOSFET adalah dua perangkat kuadran - yaitu, FET saluran N dapat diaktifkan oleh gerbang gerbang realtive ke sumber terlepas dari apakah tegangan Drain to Source adalah + ve atau -ve. Itu berarti bahwa FET dapat melakukan "mundur" jika didorong secara normal. Dua FETS diperlukan terhubung dalam "anti seri" (berlawanan polaritas relatif) karena "dioda tubuh" di dalam masing-masing FET yang melakukan ketika FET dibiaskan berlawanan dengan biasanya. Jika hanya satu FET digunakan itu akan melakukan ketika FET dimatikan ketika Tiriskan relatif negatif terhadap sumber.

Perhatikan bahwa "isolasi" dan pemindahan level sinyal on / off ke gerbang mengambang dicapai oleh kapasitor 2 x 100 pF. Pertimbangkan sirkuit di kanan berpotensi pada potensial listrik. Hak tangan 74C14 bentuk sebuah osilator sekitar 100 kHz dan dua inverter antara mereka menyediakan berlawanan polaritas berkendara melalui 2 kapasitor ke 4 dioda yang membentuk penyearah jembatan. Penyearah menyediakan drive DC ke gerbang FET mengambang. Kapasitansi gerbang mungkin ~ beberapa nF dan ini dikeluarkan oleh R1 ketika sinyal drive dilepaskan. Saya kira perkiraan penghapusan drive akan terjadi dalam sepersepuluh mililecond tetapi lakukan perhitungan sendiri.

Rangkaian ini dari sini dan catatan

• Rangkaian ini menggunakan paket inverter C-MOS yang murah dan beberapa kapasitor kecil untuk menggerakkan dua transistor MOS daya dari catu 12v ke 15v. Karena nilai kapasitor kopling yang digunakan untuk menggerakkan FET kecil, arus bocor dari saluran listrik ke sirkuit kontrol adalah 4uA kecil. Hanya sekitar 1.5mA DC diperlukan untuk menghidupkan dan mematikan 400 watt daya AC atau DC ke suatu beban

(3) SIRKUIT TRIAC

Anda menyebutkan MOSFET secara khusus.
TRIAC juga biasa digunakan dalam AC SSR.
Di bawah ini adalah sirkuit khas TRIAC.
L1 tidak dapat digunakan.
C1 & R6 membentuk "snubber" dan nilai tergantung pada karakteristik beban.

Relai keadaan padat adalah opto-coupled back to back SCRs dalam bentuk paling sederhana. Anda bisa menduplikasinya sendiri, tetapi itu akan sedikit berantakan. Karena relay solid state diisolasi secara opto, sisi output dapat mengambang sehubungan dengan sisi input, sama seperti relay nyata.

Jika Anda benar-benar membutuhkan isolasi, maka menjadi rumit untuk melakukannya sendiri. Anda mengatakan kecepatan switching rendah, jadi mengapa tidak relay mekanik biasa?

Jika Anda tidak membutuhkan isolasi, maka ada berbagai kemungkinan. Salah satunya adalah menggunakan triac dan mengendalikannya langsung dari sirkuit Anda. Untuk detail, kita perlu tahu lebih banyak tentang bagaimana AC 50V ini dirujuk (atau tidak) untuk catu daya apa pun yang Anda miliki.

Anda memang benar, RSK mahal . Alternatif paling sederhana adalah menggulung sendiri menggunakan opto-triac + power triac:

Biaya ini 80% lebih rendah dari SSR yang setara.

MOC3041 beralih pada zero-crossing voltase, sehingga dapat menjadi keuntungan. Jika Anda tidak membutuhkan itu, MOC3051 adalah switching-opto-triac acak. Kelemahan dari menggunakan triac mungkin bahwa ada drop tegangan dari beberapa volt, dan ketika tegangan ke switch hanya 50V kerugian lebih dibandingkan daripada misalnya 230V.
Sebuah MOSFET sebagai elemen beralih mungkin terdengar seperti ide yang lebih baik, tetapi jika Anda menggunakannya di jembatan seperti dalam larutan Russell Anda akan memiliki sekitar drop sama tegangan pula, tapi kali ini melintasi dioda.

Solusi terbaik mengenai penurunan tegangan adalah relai elektromekanis tua yang baik . Tergantung pada jenis beban Anda harus derate relay, sehingga untuk beralih 5A Anda mungkin perlu versi 16A. Harga untuk relay 16A sebanding dengan SSR DIY.