ממסרי SSR או Solid State הם מתגים חשמליים בעלי הספק גבוה הפועלים מבלי לערב מגעים מכניים, במקום זאת הם משתמשים במוליכים למחצה במצב מוצק כמו MOSFETs למיתוג עומס חשמלי.

ניתן להשתמש ב- SSR להפעלת עומסי הספק גבוהים, באמצעות מתח טריגר קלט קטן עם זרם זניח.

ניתן להשתמש במכשירים אלה להפעלת עומסי זרם מתח גבוה וכן עומסי DC .

ממסרי מצב מוצק יעילים ביותר בהשוואה ל ממסרים אלקטרו-מכניים בשל כמה תכונות מובחנות.

התכונות העיקריות והיתרונות של SSR

המאפיינים והיתרונות העיקריים של ממסרי מצב מוצק או SSR הם:

ניתן לבנות SSR בקלות באמצעות מספר מינימלי של חלקים אלקטרוניים רגילים
הם עובדים ללא כל צליל לחיצה בגלל היעדר מגעים מכניים.
להיות מצב מוצק פירושו גם SSRs יכולים לעבור במהירות הרבה יותר מהירה מהסוגים האלקטרו-מכניים המסורתיים.
SSRs אינם תלויים באספקה חיצונית להפעלה, אלא מחלצים את האספקה מהעומס עצמו.
הם עובדים באמצעות זרם זניח ולכן אינם מנקזים סוללה במערכות המופעלות באמצעות סוללות. זה גם מבטיח זרם סרק זניח למכשיר.

תפיסת עבודה בסיסית של SSR באמצעות MOSFETs

באחד מהפוסטים הקודמים שלי הסברתי כיצד מבוסס MOSFET מתג דו כיווני יכול לשמש להפעלת כל עומס חשמלי רצוי, ממש כמו תקן מתג מכני , אך עם יתרונות יוצאי דופן.

ניתן ליישם את אותו מושג מתג דו כיווני MOSFET לייצור מכשיר SSR אידיאלי.

לקבלת SSR מבוסס טריאאק אנא עיין לפוסט זה

תכנון SSR בסיסי

בתכנון ה- SSR הבסיסי המוצג לעיל, אנו יכולים לראות כמה MOSFETs T1 ו- T2 בעלי דירוג מתאים מחוברים גב אל גב עם מסופי המקור והשער שלהם מחוברים זה לזה.

D1 ו- D2 הם דיודות הגוף הפנימיות של ה- MOSFET בהתאמה, אשר עשויות להיות מחוזקות עם דיודות מקבילות חיצוניות, אם נדרש.

ניתן לראות אספקת DC קלט מחוברת על פני מסופי השער / המקור המשותפים של שני ה- MOSFET. אספקה זו משמשת להפעלת MOSFETs ON או להפעלת הפעלה קבועה ל- MOSFETs בזמן שיחידת ה- SSR פעילה.

“איך עובד tps ”

אספקת ה- AC שיכולה להיות עד לרמת הרשת והעומס מחוברות בסדרה על פני שני הניקוזים של ה- MOSFET.

איך זה עובד

ניתן להבין את פעולתו של ממסר המדינה שנמכר על ידי התייחסות לתרשים הבא ולפרטים המתאימים:

עם ההתקנה הנ'ל, בגלל אספקת שער הכניסה המחוברת, T1 ו- T2 נמצאים במצב מופעל. כאשר כניסת ה- AC בצד העומס מופעלת, התרשים השמאלי מראה כיצד חצי המחזור החיובי מתנהל דרך צמד MOSFET / דיודות הרלוונטי (T1, D2) ותרשים הצד הימני מראה כיצד מחזור ה- AC השלילי מתנהל דרך ה- MOSFET / המשלים האחר / זוג דיודות (T2, D1).

בתרשים השמאלי אנו מוצאים שאחד ממחזורי החילופי AC עובר דרך T1, ו- D2 (T2 מוטה לאחור), ולבסוף משלים את המחזור באמצעות העומס.

התרשים בצד ימין מראה כיצד מחצית המחזור השנייה משלימה את המעגל בכיוון ההפוך על ידי מעבר דרך העומס, T2, D1 (T1 מוטה הפוך במקרה זה).

בדרך זו שני MOSFETs T1, T2 יחד עם דיודות הגוף שלהם D1, D2, מאפשרים לשני מחזורי ה- AC להתנהל, ולהניע את עומס ה- AC בצורה מושלמת ולבצע את תפקיד ה- SSR ביעילות.

“נהג LED זרם קבוע diy ”

הכנת מעגל SSR מעשי

עד כה למדנו את העיצוב התיאורטי של SSR, כעת בואו נתקדם ונראה כיצד ניתן לבנות מודול ממסר מעבד מצב מעשי, להחלפת עומס זרם הספק גבוה רצוי, ללא DC קלט חיצוני.

מעגל ה- SSR הנ'ל מוגדר בדיוק באותו אופן כפי שנדון בתכנון הבסיסי הקודם. עם זאת, כאן אנו מוצאים שתי דיודות נוספות D1 ו- D2, יחד עם דיודות הגוף MOSFET D3, D4.

הדיודות D1, D2 מוצגות למטרה ספציפית כך שהיא יוצרת מיישר גשר בשילוב עם דיודות הגוף D3, D4 MOSFET.

ניתן להשתמש במתג ההפעלה הזעיר להפעלה / כיבוי של ה- SSR. מתג זה יכול להיות מתג קנים או כל מתג זרם נמוך.

למיתוג במהירות גבוהה ניתן להחליף את המתג ב- מצמד אופטי כפי שמוצג מטה.

למעשה, המעגל עונה כעת על 3 דרישות.

הוא מניע את עומס ה- AC דרך תצורת ה- SSR של MOSFET / Diode.
מיישר הגשר שנוצר על ידי D1 --- D4 ממיר בו זמנית את קלט זרם העומס לזרם DC מתוקן ומסונן, ו- DC זה משמש להטיית שערי ה- MOSFET. זה מאפשר ל- MOSFET להדליק כראוי דרך העומס AC עצמו, ללא תלות בכל זרם זרם חיצוני.
ה- DC המתוקן מפסיק עוד יותר כיציאת DC עזר שיכולה לשמש להפעלת כל עומס חיצוני מתאים.

בעיה במעגל

מבט מקרוב על התכנון שלעיל מצביע על כך שתכנון SSR זה עלול להיתקל בבעיות ביישום הפונקציה המיועדת. הסיבה לכך היא שברגע שמגיע DC המיתוג לשער ה- MOSFET, הוא יתחיל להדליק, ויגרום לעקיפת הזרם דרך הניקוז / המקור, ויוריד את מתח השער / מקור.

בואו ניקח בחשבון את MOSFET T1. ברגע שהזרם המתוקן מתחיל להגיע לשער T1, הוא יתחיל להדליק ימינה מסביבות 4 וולט ואילך, ויגרום לאפקט עוקף של האספקה דרך מסופי הניקוז / מקור שלה. ברגע זה, ה- DC יתאמץ לעלות על פני דיודת הזנר ולהתחיל לרדת לעבר אפס.

זה בתורו יביא לכיבוי MOSFET, והמאבק המתמשך של בן הזוג או משיכת מלחמה יתחולל בין ניקוז / מקור MOSFET לשער / מקור MOSFET, ומונע מה- SSR לתפקד כראוי.

הפתרון

ניתן להשיג את הפיתרון לסוגיה הנ'ל באמצעות מושג המעגל הבא.

המטרה כאן היא לוודא שה- MOSFET אינם מתנהלים עד לפיתוח של 15 וולט אופטימלי על פני דיודת הזנר, או מעבר לשער / מקור ה- MOSFET.

מגבר ה- OP מבטיח שהפלט שלו יופעל רק ברגע שקו DC יחצה את סף התייחסות דיודת הזנר 15 V, המאפשר לשערי MOSFET להשיג 15 V DC אופטימלי להולכה.

ניתן להחליף את הקו האדום המשויך לסיכה 3 של IC 741 דרך מצמד אופטו לצורך המעבר הנדרש ממקור חיצוני.

איך זה עובד : כפי שאנו רואים, הקלט ההפוך של מגבר ה- op קשור ל zener 15V, המהווה רמת התייחסות למגבר ה- OP 2. Pin3 שהוא הקלט הלא-הפוך של מגבר ה- op מחובר לקו החיובי. תצורה זו מבטיחה כי פינת הפלט 6 של מגבר ההפעלה מייצרת אספקת 15 וולט רק ברגע שמתח פינ 3 שלה מגיע לסימן 15 וולט. הפעולה מבטיחה כי ה- MOSFET מתנהלים רק באמצעות מתח שער אופטימלי של 15 וולט, ומאפשר עבודה תקינה של ה- SSR.