SSR 또는 솔리드 스테이트 릴레이는 기계적 접촉없이 작동하는 고전력 전기 스위치입니다. 대신 다음과 같은 솔리드 스테이트 반도체를 사용합니다. MOSFET 전기 부하를 전환합니다.

SSR은 무시할 수있는 전류로 작은 입력 트리거 전압을 통해 고전력 부하를 작동하는 데 사용할 수 있습니다.

이 장치는 고전력 AC 부하 작동뿐만 아니라 DC 부하 .

솔리드 스테이트 릴레이는 전기 기계 릴레이 몇 가지 뚜렷한 기능 때문입니다.

SSR의 주요 특징 및 장점

솔리드 스테이트 릴레이의 주요 기능 및 장점 또는 SSR 아르:

SSR은 최소한의 일반 전자 부품을 사용하여 쉽게 구축 할 수 있습니다.
기계적 접촉이 없기 때문에 어떤 형태의 딸깍 소리도없이 작동합니다.
솔리드 스테이트라는 것은 SSR이 기존의 전기 기계식 유형보다 훨씬 빠른 속도로 전환 할 수 있음을 의미합니다.
SSR은 전원을 켜기 위해 외부 전원에 의존하지 않고 부하 자체에서 전원을 추출합니다.
무시할 수있는 전류를 사용하여 작동하므로 배터리로 작동하는 시스템에서 배터리를 소모하지 않습니다. 이는 또한 장치에 대해 무시할 수있는 유휴 전류를 보장합니다.

MOSFET을 사용한 기본 SSR 작동 개념

이전 게시물 중 하나에서 MOSFET 기반 양방향 스위치 표준처럼 원하는 전기 부하를 작동하는 데 사용할 수 있습니다. 기계식 스위치 , 그러나 뛰어난 장점이 있습니다.

이상적인 SSR 장치를 만들기 위해 동일한 MOSFET 양방향 스위치 개념을 적용 할 수 있습니다.

Triac 기반 SSR에 대해서는 다음을 참조하십시오. 이 게시물에

기본 SSR 설계

위에 표시된 기본 SSR 설계에서 소스 및 게이트 단자가 서로 공통으로 결합 된 상태로 연속적으로 연결된 두 개의 적절한 정격 MOSFET T1 및 T2를 볼 수 있습니다.

D1 및 D2는 각 MOSFET의 내부 바디 다이오드이며 필요한 경우 외부 병렬 다이오드로 강화할 수 있습니다.

입력 DC 전원은 두 MOSFET의 공통 게이트 / 소스 단자에 연결된 것을 볼 수도 있습니다. 이 전원은 MOSFET ON을 트리거하거나 SSR 장치가 작동하는 동안 MOSFET의 영구 스위치 ON을 활성화하는 데 사용됩니다.

“타코미터는 어떻게 작동합니까 ”

그리드 주전원 수준에 도달 할 수있는 AC 전원과 부하는 MOSFET의 두 드레인에 걸쳐 직렬로 연결됩니다.

작동 원리

제안 된 판매 상태 릴레이의 작동은 다음 다이어그램과 해당 세부 정보를 참조하여 이해할 수 있습니다.

위의 설정에서 연결된 입력 게이트 공급으로 인해 T1과 T2는 모두 스위치 ON 위치에 있습니다. 부하측 AC 입력이 스위치 ON 일 때 왼쪽 다이어그램은 관련 MOSFET / 다이오드 쌍 (T1, D2)을 통해 포지티브 하프 사이클이 수행되는 방식을 보여주고 오른쪽 다이어그램은 네거티브 AC 사이클이 다른 보완 MOSFET / 다이오드 쌍 (T2, D1).

왼쪽 다이어그램에서 AC 하프 사이클 중 하나가 T1 및 D2 (T2가 역 바이어스 됨)를 통과하고 마지막으로 부하를 통해 사이클을 완료하는 것을 확인합니다.

“100 와트 led 홍수 조명 12 볼트 ”

오른쪽 다이어그램은 부하 T2, D1 (이 경우 T1이 역 바이어스 됨)을 통해 전도하여 다른 반주기가 반대 방향으로 회로를 완료하는 방법을 보여줍니다.

이러한 방식으로 두 MOSFET T1, T2는 각각의 바디 다이오드 D1, D2와 함께 AC의 절반주기가 모두 전도되고 AC 부하에 완벽하게 전력을 공급하며 SSR 역할을 효율적으로 수행 할 수 있습니다.

실용적인 SSR 회로 만들기

지금까지 SSR의 이론적 설계를 배웠습니다. 이제 외부 입력 DC없이 원하는 고전력 AC 부하를 전환하기위한 실용적인 솔리드 스테이트 릴레이 모듈을 구축하는 방법을 살펴 보겠습니다.

위의 SSR 회로는 이전 기본 설계에서 설명한 것과 동일한 방식으로 정확하게 구성됩니다. 그러나 여기에는 MOSFET 바디 다이오드 D3, D4와 함께 두 개의 추가 다이오드 D1 및 D2가 있습니다.

다이오드 D1, D2는 D3, D4 MOSFET 바디 다이오드와 함께 브리지 정류기를 형성하도록 특정 목적으로 도입되었습니다.

작은 on OFF 스위치는 SSR을 켜고 끄는 데 사용할 수 있습니다. 이 스위치는 리드 스위치 또는 저 전류 스위치 일 수 있습니다.

고속 스위칭의 경우 스위치를 광 커플러 아래 그림과 같이.

본질적으로 회로는 이제 3 가지 요구 사항을 충족합니다.

MOSFET / 다이오드 SSR 구성을 통해 AC 부하에 전력을 공급합니다.
D1 --- D4에 의해 형성된 브리지 정류기는 부하 AC 입력을 정류 및 필터링 된 DC로 동시에 변환하며,이 DC는 MOSFET의 게이트 바이어스에 사용됩니다. 이를 통해 MOSFET이 외부 DC에 의존하지 않고 부하 AC 자체를 통해 적절하게 켜질 수 있습니다.
정류 된 DC는 적절한 외부 부하에 전원을 공급하는 데 사용할 수있는 보조 DC 출력으로 추가로 종단됩니다.

회로 문제

위의 디자인을 자세히 살펴보면이 SSR 디자인이 의도 한 기능을 효율적으로 구현하는 데 문제가있을 수 있음을 알 수 있습니다. 이는 스위칭 DC가 MOSFET의 게이트에 도달하는 순간 켜지 기 시작하여 드레인 / 소스를 통한 전류 바이 패스를 유발하여 게이트 / 소스 전압을 고갈시키기 때문입니다.

MOSFET T1을 고려해 봅시다. 정류 된 DC가 T1의 게이트에 도달하기 시작하자마자 약 4V부터 바로 켜지 기 시작하여 드레인 / 소스 단자를 통한 전원 바이 패스 효과를 유발합니다. 이 순간에 DC는 제너 다이오드를 가로 질러 상승하는 데 어려움을 겪고 0으로 떨어지기 시작합니다.

이로 인해 MOSFET이 꺼지고 MOSFET 드레인 / 소스와 MOSFET 게이트 / 소스간에 지속적인 부실 메이트 유형의 투쟁 또는 줄다리기가 발생하여 SSR이 올바르게 작동하지 못하게됩니다.

해결책

위의 문제에 대한 해결책은 다음 예제 회로 개념을 사용하여 달성 할 수 있습니다.

여기서 목표는 제너 다이오드 또는 MOSFET의 게이트 / 소스에서 최적의 15V가 개발 될 때까지 MOSFET이 전도되지 않도록하는 것입니다.

연산 증폭기는 DC 라인이 15V 제너 다이오드 기준 임계 값을 통과 할 때만 출력이 발생하도록 보장하여 MOSFET 게이트가 전도에 대해 최적의 15V DC를 얻을 수 있도록합니다.

“인도의 PCB 제조 회사 ”

IC 741의 핀 3과 관련된 빨간색 선은 외부 소스에서 필요한 스위칭을 위해 옵토 커플러를 통해 토글 될 수 있습니다.

작동 원리 보시다시피, 연산 증폭기의 반전 입력은 연산 증폭기 pin2에 대한 기준 레벨을 형성하는 15V 제너와 연결되어 있습니다. 연산 증폭기의 비 반전 입력 인 Pin3은 양극선에 연결됩니다. 이 구성은 연산 증폭기의 출력 핀 6이 해당 핀 3 전압이 15V 표시 이상에 도달 한 경우에만 15V 전원을 생성하도록 보장합니다.이 동작은 MOSFET이 유효한 15V 최적 게이트 전압을 통해서만 전도되도록 보장하여 SSR의 적절한 작동을 가능하게합니다.