एक ठोस राज्य रिले के समतुल्य सर्किट


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मैं 50V एसी वोल्टेज स्विच करना चाहता हूं। अधिकतम सूखा वर्तमान 5 ए होगा। आवृत्ति 50 हर्ट्ज है। स्विचिंग गति महत्वपूर्ण नहीं है, वास्तविक धीमी हो सकती है, यह मेरे आवेदन में कोई समस्या नहीं है।

मैं इस उद्देश्य के लिए पहले ठोस राज्य रिले का उपयोग करना चाहता था। लेकिन जैसे ही मैंने SSR खोजना शुरू किया, मैंने देखा कि उनकी कीमतें बहुत अधिक हैं। एक सस्ता वैकल्पिक समाधान के लिए, मैं ठोस राज्य रिले के बजाय MOSFET ट्रांजिस्टर (एक अलग ट्रांजिस्टर प्रकार के साथ-साथ) का उपयोग करना चाहता हूं।

क्या आप मुझे ऊपर दिए गए विनिर्देशों के साथ ठोस राज्य रिले के एक MOSFET समकक्ष सर्किट का सुझाव दे सकते हैं?

जवाबों:


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SSR बनाने के तीन तरीके निम्नलिखित हैं:

प्रथम दो उपयोग FETs और आवश्यक के रूप में एक एसी चक्र पर बंद और बंद किया जा सकता है। स्विचिंग गति को समझने की आवश्यकता है। फ्लोटिंग गेट संस्करणों में RC समय स्थिर होता है जो टर्नऑफ को नियंत्रित करता है जब तक कि इससे बचने के लिए अतिरिक्त देखभाल नहीं की जाती है।

TRIAC सर्किट अगले शून्य क्रॉसिंग पर निकाल दिया और बंद होने पर चालू होता है। जैसे ही शून्य क्रॉसिंग पास हो गया, लेकिन फिर से निकाल दिया जा सकता है, फिर अगले शून्य क्रॉसिंग तक बंद नहीं किया जा सकता है। इसलिए आप फायरिंग पॉइंट से उस आधे चक्र के अंत तक पूरे आधे-चक्र या भाग आधे चक्र प्राप्त कर सकते हैं। प्रेरक भार इसे थोड़ा जटिल करते हैं लेकिन मूल चर्चा से बाहर हैं।

(1) "लोड" के रूप में एक 4 डायोड पुल के अंदर एक MOSFET रखें। एसी टू ब्रिज एसी इनपुट "शॉर्टेड" = एसी के लिए है जब एफईटी गेट पर चल रहा है तो आपको गेट पर वोल्टेज प्राप्त करने की आवश्यकता है। कठिन नहीं है, लेकिन विचार की जरूरत है। किसी न किसी आरेख - बेहतर बाद में हो सकता है। यहां दिखाया गया ट्रांजिस्टर द्विध्रुवी है लेकिन MOSFET समान काम करता है। MOSFET हमेशा DC को देखता है। लोड एसी स्विचिंग देखता है। ऑप्टो के साथ ड्राइव गेट। ऑप्टो के माध्यम से गेट ड्राइव करने के लिए नाली से एक जलाशय की टोपी तक उदासीन फीडर द्वारा व्युत्पन्न शक्ति।

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(2) दो उदा N चैनल MOSFETs इन सीरीज़ - सोर्स टू सोर्स और गेट टू गेट कनेक्ट करें। इनपुट 2 एक्स नालियां हैं। चालू करने के लिए गेट + वे को ड्राइव करें। बंद करने के लिए स्रोत के द्वार। फिर, फाटक और स्रोत तैरते हैं, इसलिए आपको उन्हें ड्राइव करने की आवश्यकता है लेकिन कठिन नहीं - बस विचार की आवश्यकता है।

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नीचे दिए गए सर्किट आरेख इस सिद्धांत के व्यावहारिक कार्यान्वयन का एक उदाहरण दिखाते हैं।
ध्यान दें कि FETS दोनों N- चैनल हैं और दोनों FET के स्रोत जुड़े हुए हैं और दोनों FET के गेट जुड़े हुए हैं। यह सर्किट काम करता है क्योंकि MOSFETS दो क्वाड्रेंट डिवाइस हैं - अर्थात, एक N चैनल FET को पॉजिटिव गेट रिऐक्टिव से सोर्स पर लाया जा सकता है, भले ही Drain to Source वोल्टेज + ve या -ve हो। इसका मतलब है कि अगर सामान्य तरीके से संचालित किया जाता है तो FET "बैकवर्ड" का संचालन कर सकता है। प्रत्येक FET के अंदर "बॉडी डायोड" के कारण दो FETS को "एंटी सीरीज़" (सापेक्ष ध्रुवीयता के विपरीत) से जोड़ा जाना आवश्यक है, जो FET सामान्य रूप से पक्षपाती होने पर आचरण करता है। यदि केवल FET का उपयोग किया गया था, तो यह तब संचालित होगा जब FET को बंद कर दिया गया था जब Drain स्रोत के सापेक्ष नकारात्मक था।

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ध्यान दें कि फ्लोटिंग गेट्स को "आइसोलेशन" और लेवल शिफ्टिंग 2 x 100 pF कैपेसिटर द्वारा प्राप्त की जाती है। मुख्य क्षमता पर सही रूप में सही पर circuitry पर विचार करें। दाहिना हाथ 74C14 लगभग 100 किलोहर्ट्ज़ पर एक थरथरानवाला बनाता है और उनके बीच दो इनवर्टर 2 कैपेसिटर के माध्यम से 4 डायोड के माध्यम से विपरीत ध्रुवीयता ड्राइव प्रदान करते हैं जो एक पुल रेक्टिफायर बनाते हैं। रेक्टिफायर फ्लोटिंग FET गेट्स को DC ड्राइव प्रदान करता है। गेट समाई शायद ~ कुछ nF है और यह R1 द्वारा डिस्चार्ज किया जाता है जब ड्राइव सिग्नल हटा दिया जाता है। मुझे पता है कि ड्राइवलेसिमेटिंग निष्कासन एक मील के दायरे के दसवें हिस्से में होता है, लेकिन गणना स्वयं करें।

सर्किट यहीं से है और नोट्स

  • सर्किट एक सस्ती सी-एमओएस इन्वर्टर पैकेज और कुछ छोटे कैपेसिटर का उपयोग करता है जो दो पावर एमओएस ट्रांजिस्टर को 12 वी से 15 वी की आपूर्ति के लिए ड्राइव करता है। चूंकि FETs को चलाने के लिए उपयोग किए जाने वाले युग्मन संधारित्र मान छोटे होते हैं, इसलिए नियंत्रण रेखा में विद्युत लाइन से लीकेज करंट एक छोटा 4uA होता है। केवल लगभग 1.5mA DC को लोड करने के लिए AC या DC पावर के 400 वाट को चालू और बंद करने की आवश्यकता होती है

(३) TRIAC CIRCUIT

आपने विशेष रूप से MOSFETs का उल्लेख किया है।
TRIAC का उपयोग आमतौर पर AC SSR में भी किया जाता है।
नीचे एक विशिष्ट TRIAC सर्किट है।
L1 का उपयोग नहीं किया जा सकता है।
C1 और R6 एक "स्नबर" बनाते हैं और मान लोड विशेषताओं पर निर्भर करते हैं।

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5 ए x 2 डायोड ड्रॉप = 1 गर्म पुल। नीट ट्रिक, बस मुझे यकीन नहीं है कि मैं इसके माध्यम से इतना सब कर देना चाहता हूं। वैसे भी आप पर +1।
जस्टजेफ

मुझे लगता है कि इसे कई उत्तरों में विभाजित किया जाना चाहिए
एंडोलिथ

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@endolith - गंभीर प्रश्न - इसे विभाजित क्यों करें? यह सब उसके विषय पर है और दूसरों के लिए एकल बिंदु संसाधन बनाता है।
रसेल मैकमोहन

@ रसेल मैकमोहन: इस लंबे उत्तर को लिखने के अपने प्रयास को बढ़ाने के लिए आपका बहुत-बहुत धन्यवाद। मेरा सर्किट एक ट्रांसफॉर्मर के द्वितीयक घुमावदार पर वोल्टेज को स्विच करेगा। यह वोल्टेज सीधे एक फिल्टर (संधारित्र) में स्विच किया जाएगा, फिर एक नियामक चरण में। आपके सर्किट (1) में, क्या मैं पीएनपी BJT या P-चैनल MOSFET का उपयोग कर सकता हूं, और फ़िल्टरिंग संधारित्र (और इसके समानांतर नियामक चरण) को नीचे की तरफ कनेक्ट कर सकता हूं? आपके सर्किट (2) में, "गेट्स फ्लोटिंग" से आपका क्या मतलब है, गेट ड्राइविंग मेरे लिए ठीक लग रहा था। मुझे उस सर्किट पर क्या सुधार करना चाहिए? फिर से धन्यवाद, और अग्रिम धन्यवाद।
hkBattousai

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@RussellMcMahon: क्योंकि यहां कई अलग-अलग समाधान हैं। उन्हें अलग-अलग उत्तरों में होना चाहिए ताकि हम प्रत्येक को एक-एक वोट कर सकें या स्वतंत्र रूप से टिप्पणी कर सकें।
एंडोलिथ

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ठोस राज्य रिले अपने सरलतम रूप में एससीआर को वापस करने के लिए ऑप्टो-युग्मित हैं। आप खुद को डुप्लिकेट कर सकते हैं, लेकिन यह थोड़ा गड़बड़ हो जाता है। चूंकि ठोस राज्य रिले ऑप्टो-पृथक होते हैं, इसलिए आउटपुट साइड एक वास्तविक रिले की तरह, इनपुट साइड के संबंध में फ्लोट कर सकता है।

यदि आपको वास्तव में अलगाव की आवश्यकता है, तो यह अपने आप करने के लिए जटिल हो जाता है। आप कहते हैं कि स्विचिंग गति कम है, इसलिए नियमित यांत्रिक रिले क्यों नहीं?

यदि आपको अलगाव की आवश्यकता नहीं है, तो विभिन्न संभावनाएं हैं। एक ट्राइक का उपयोग करना है और इसे सीधे अपने सर्किट से नियंत्रित करना है। विवरण के लिए, हमें यह जानने की आवश्यकता है कि आपके पास जो भी बिजली की आपूर्ति उपलब्ध है, यह 50V एसी कैसे संदर्भित (या नहीं) है।


5 ए, 50 वी, और विशेष रूप से तेज नहीं है? मैं सहमत हूं, कम से कम मैकेनिकल पर विचार करें।
जस्टजेफ़

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आप बिलकुल सही कह रहे हैं, SSR महंगे हैं । सबसे सरल विकल्प एक ऑप्टो-ट्राइक + पॉवर triac का उपयोग करके अपना स्वयं का रोल करना है :

एसएसआर योजनाबद्ध

यह बराबर SSR से 80% कम खर्च होता है।

MOC3041 वोल्टेज के शून्य-क्रॉसिंग पर स्विच करता है, ताकि एक फायदा हो सके। यदि आपको इसकी आवश्यकता नहीं है, तो MOC3051 एक यादृच्छिक स्विचिंग ऑप्टो-ट्राईक है। एक triac का उपयोग करने का एक नुकसान यह हो सकता है कि कुछ वोल्ट का वोल्टेज ड्रॉप होता है, और जब वोल्टेज स्विच करने के लिए सिर्फ 50V होता है तो नुकसान 230V की तुलना में अधिक होता है।
स्विचिंग तत्व के रूप में एक MOSFET एक बेहतर विचार की तरह लग सकता है, लेकिन यदि आप रसेल के समाधान की तरह पुल में इसका उपयोग करते हैं तो आपके पास वैसे भी एक ही वोल्टेज ड्रॉप होगा, लेकिन इस बार डायोड में।

वोल्टेज ड्रॉप के बारे में सबसे अच्छा समाधान अच्छा पुराना इलेक्ट्रोमैकेनिकल रिले है । लोड के प्रकार के आधार पर आपको रिले को ड्रेट करना होगा, ताकि 5 ए स्विच करने के लिए आपको 16 ए संस्करण की आवश्यकता हो। 16A रिले के लिए मूल्य DIY SSR के बराबर है।


हम सिर्फ एक triac का उपयोग करने के बजाय इस तरह के जटिल सर्किट का उपयोग क्यों करते हैं? नियंत्रण संकेत और नियंत्रित होने वाले सर्किट के बीच विद्युत अलगाव के लिए? क्या कोई और कारण है?
hkBattousai

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@hkBattousai - हे, चलो, यह नहीं है कि जटिल! :-) MOC3041 विद्युत पृथक्करण का ध्यान रखता है, लेकिन ये ऑप्टो-ट्रायक्स उन उच्च धाराओं को नहीं संभाल सकते जिन्हें आप स्विच करना चाहते हैं, इसीलिए इसका उपयोग दूसरी ट्राइक को स्विच करने के लिए किया जाता है जो वास्तविक मेहनत करता है। (बाईं ओर NAND गेट आवश्यक नहीं है अगर आपकेμऑप्टो-
ट्राईक

ध्यान दें कि ऐसे ऑप्टोस के लिए न्यूनतम ड्राइव आवश्यकताओं को पूरा किया जाना चाहिए या वे बिल्कुल भी स्विच नहीं कर सकते हैं। डिजाइन हमेशा सबसे खराब स्थिति के चश्मे से मिलना चाहिए, लेकिन कभी-कभी चीजें काम करती हैं जब आप नहीं करते हैं। Im इस मामले में अंतर आवश्यक ड्राइव स्तर से 100% कम हो सकता है।
रसेल मैकमोहन
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