50V AC 전압을 전환하고 싶습니다. 최대 드레인 전류는 5A입니다. 주파수는 50Hz입니다. 스위칭 속도는 중요하지 않으며, 실제로 느릴 수 있습니다. 내 응용 프로그램에는 문제가 없습니다.
이 목적을 위해 솔리드 스테이트 릴레이를 처음 사용하고 싶었습니다. 그러나 SSR 검색을 시작하자마자 가격이 너무 높다는 것을 알았습니다. 더 저렴한 대체 솔루션을 위해 솔리드 스테이트 릴레이 대신 MOSFET 트랜지스터 (다른 트랜지스터 유형 일 수도 있음)를 사용하고 싶습니다.
위에서 지정한 사양의 솔리드 스테이트 릴레이의 MOSFET 등가 회로를 제안 해 주시겠습니까?
답변:
SSR을 따르는 세 가지 방법 :
첫 번째 두 개는 FET를 사용하며 필요에 따라 AC 사이클 전체에서 스위치를 껐다가 켤 수 있습니다. 스위칭 속도를 이해해야합니다. 플로팅 게이트 버전에는 RC 시간 상수가있어이를 피하기 위해 특별한주의를 기울이지 않는 한 턴 오프를 제어합니다.
TRIAC 회로는 다음 제로 크로싱에서 발화 될 때 켜지고 꺼집니다. 제로 크로싱이 통과하자마자 발사 될 수 있지만, 다음 제로 크로싱까지 꺼질 수 없습니다. 따라서 소성 점에서 반주기의 끝까지 반주기 또는 반주기를 얻을 수 있습니다. 유도 성 부하는이 문제를 약간 복잡하게하지만 기본 논의의 범위를 벗어납니다.
(1) "부하"로 4 개의 다이오드 브리지 내부에 MOSFET을 배치하십시오. FET가 켜져있을 때 AC의 브리지 AC 입력이 "단락"= AC에 대해 켜짐 게이트가 플로팅되므로 게이트에 전압을 가져와야합니다. 어렵지는 않지만 생각이 필요합니다. 거친 다이어그램-나중에 더 좋을 수도 있습니다. 여기에 표시된 트랜지스터는 양극성이지만 MOSFET은 동일한 기능을 수행합니다. MOSFET은 항상 DC를 봅니다. 부하는 AC 스위칭을 봅니다. 광으로 게이트를 구동하십시오. 옵토를 통해 게이트를 구동하기 위해 드레인에서 리저버 캡으로의 저항 공급에 의해 전력을 유도하십시오.
(2) 직렬로 연결된 2 개의 N 채널 MOSFET-소스를 소스에 연결하고 게이트를 게이트에 연결합니다. 입력은 2 x 드레인입니다. 게이트 + ve를 구동하여 켜십시오. 끄는 소스 게이트. 다시 한번, 게이트와 소스는 떠 다니기 때문에 드라이브를 가져와야하지만 어렵지는 않지만 생각 만하면됩니다.
아래 회로도는이 원리의 실제 구현 예를 보여줍니다.
FET는 N- 채널이며 두 FET의 소스가 연결되고 두 FET의 게이트가 연결됩니다. 이 회로는 MOSFETS가 2 개의 사분면 장치이기 때문에 작동합니다. 즉, 드레인-소스 전압이 + ve인지 -ve인지에 관계없이 소스에 대한 포지티브 게이트로 N 채널 FET를 켤 수 있습니다. 이는 FET가 정상적인 방식으로 구동되는 경우 "뒤로"수행 할 수 있음을 의미합니다. FET가 평소와 반대로 바이어스 될 때 전도되는 각 FET 내부의 "바디 다이오드"로 인해 "안티 시리즈"(상대 상대 극성)로 연결된 두 개의 FET가 필요합니다. 하나의 FET 만 사용 된 경우 드레인이 소스에 대해 음수 일 때 FET가 꺼 졌을 때 작동합니다.
플로팅 게이트로의 온 / 오프 신호의 "격리"및 레벨 시프 팅은 2 x 100 pF 커패시터에 의해 달성된다. 오른쪽의 회로를 잠재적 인 주 전위로 간주하십시오. 오른손 (74C14)은 약 100 kHz에서 발진기를 형성하고 이들 사이의 2 개의 인버터는 2 개의 커패시터를 통해 브리지 정류기를 형성하는 4 개의 다이오드에 반대 극성 구동을 제공한다. 정류기는 플로팅 FET 게이트에 DC 드라이브를 제공합니다. 게이트 커패시턴스는 아마도 ~ n nF 정도이며 구동 신호가 제거되면 R1에 의해 방전됩니다. 나는 드라이브 제거가 10 분의 1 초 안에 일어날 것이라고 추측하지만 직접 계산하십시오.
이 회로는 여기서부터입니다 및 메모
(3) 트라이 악 회로
MOSFET을 구체적으로 언급했습니다.
TRIAC은 AC SSR에도 일반적으로 사용됩니다.
아래는 일반적인 TRIAC 회로입니다.
L1은 사용할 수 없습니다.
C1 및 R6은 "스 너버"를 형성하며 값은로드 특성에 따라 다릅니다.
무 접점 계전기는 가장 간단한 형태로 광 결합 백투백 SCR입니다. 직접 복제 할 수는 있지만 조금 지저분합니다. 무 접점 계전기는 광 절연되어 있기 때문에 실제 계전기처럼 출력 측이 입력 측에 대해 플로팅 될 수 있습니다.
실제로 격리가 필요한 경우 직접 처리하는 것이 복잡해집니다. 스위칭 속도가 느리다고 말하면 일반 기계식 릴레이가 아닌 이유는 무엇입니까?
격리가 필요하지 않은 경우 다양한 가능성이 있습니다. 하나는 트라이 액을 사용하여 회로에서 직접 제어하는 것입니다. 자세한 내용은이 50V AC가 사용 가능한 전원 공급 장치를 어떻게 참조하는지에 대해 더 알아야합니다.
SSR은 비싸다 . 가장 간단한 대안은 opto-triac + power triac을 사용 하여 자신 을 굴리는 것입니다 .
이는 동등한 SSR보다 80 % 저렴합니다.
MOC3041은 전압의 제로 크로싱으로 스위칭하므로 이점이 될 수 있습니다. 필요하지 않은 경우 MOC3051은 랜덤 스위칭 광 트라이 액입니다. 트라이 액 사용의 단점은 몇 볼트 의 전압 강하 가 있고 스위칭 전압이 50V에 불과할 때 손실이 예를 들어 230V보다 더 높다는 것입니다.
스위칭 소자로서의 MOSFET은 더 좋은 아이디어처럼 들릴 수 있지만 Russell의 솔루션과 같이 브리지에서 사용하면 어쨌든 거의 동일한 전압 강하가 있지만 이번에는 다이오드에서 발생합니다.
전압 강하에 관한 가장 좋은 해결책은 오래된 전기 기계식 릴레이 입니다. 부하 유형에 따라 릴레이 를 줄여야 하므로 5A를 전환하려면 16A 버전이 필요할 수 있습니다. 16A 계전기의 가격은 DIY SSR과 비슷합니다.