Circuito de relé de estado sólido (SSR) com MOSFET

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Relés de estado sólido ou SSRs são comutadores elétricos de alta potência que operam sem envolver contatos mecânicos, mas usam semicondutores de estado sólido como MOSFETs para alterar uma carga elétrica.

Os SSRs podem ser usados ​​para operar cargas de alta potência, através de uma pequena tensão de acionador de entrada com corrente desprezível.

Esses dispositivos podem ser usados ​​para operar cargas CA de alta potência e cargas DC.

Relés de estado sólido são altamente eficientes em comparação com relés eletromecânicos devido a algumas características diferentes.

Principais características e benefícios do SSR

As principais características e vantagens dos relés de estado sólido ou SSR estamos:

  • Os SSRs podem ser facilmente construídos usando um número mínimo de peças eletrônicas comuns
  • Eles funcionam sem nenhum som de clique devido à ausência de contatos mecânicos.
  • O estado sólido também significa que os SSRs podem mudar a uma taxa muito mais rápida do que os tipos eletromecânicos tradicionais.
  • Os SSRs não contam com suprimento externo para ignição, mas extraem suprimento da própria carga.
  • Eles funcionam com corrente desprezível e, portanto, não drenam a bateria em sistemas alimentados por bateria. Isso também garante corrente ociosa desprezível para o dispositivo.

Conceito básico de trabalho SSR usando MOSFET

Em um dos meus posts anteriores, expliquei como um comutador bidirecional baseado em MOSFET poderia ser usado para operar qualquer carga elétrica desejada, como um comutador mecânico padrão, mas com vantagens excepcionais.

O mesmo conceito de chave MOSFET bidirecional pode ser aplicado para criar um dispositivo SSR ideal.



Para um SSR baseado em Triac, consulte este post


Design básico de SSR

Conceito básico de projeto de relé de estado sólido SSR

No projeto básico do SSR mostrado acima, podemos ver um par de MOSFETs T1 e T2 adequadamente classificados consecutivamente conectados aos seus terminais de fonte e porta unidos.

D1 e D2 são os diodos internos do corpo dos respectivos MOSFETs, que podem ser reforçados com diodos paralelos externos, se necessário.

Você também pode ver uma fonte DC de entrada conectada através dos terminais de porta / fonte comuns dos dois MOSFETs. Esta fonte é usada para ativar MOSFETs energizados ou para ativar a energia permanente dos MOSFETs enquanto o SSR está em operação.

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A alimentação CA que pode estar no nível da rede elétrica e a carga são conectadas em série através dos dois drenos dos MOSFETs.

Como funciona

A operação do relé de status vendido proposto pode ser entendida consultando o diagrama a seguir e os detalhes correspondentes:

trabalho SSR de meio ciclo positivo

SSR negativo de meio ciclo em execução

Com a configuração acima, devido à conexão da porta de alimentação, T1 e T2 estão na posição ON. Quando a entrada CA do lado da carga é LIGADA, o diagrama à esquerda mostra como o meio ciclo positivo conduz através do par MOSFET / diodo relevante (T1, D2) e o diagrama no lado direito mostra como o ciclo da CA Leads negativos através do outro par MOSFET / diodo complementar (T2, D1).

No diagrama à esquerda, descobrimos que um dos semiciclos de CA passa por T1 e D2 (T2 tem viés reverso) e, finalmente, conclui o ciclo através do carregamento.

O diagrama do lado direito mostra como a outra metade do ciclo completa o circuito na direção oposta, conduzindo através da carga, T2, D1 (neste caso, T1 é revertido).

Dessa maneira, os dois MOSFETs T1, T2, juntamente com seus respectivos diodos D1, D2, permitem que eles acionem os semiciclos CA, alimentando a carga CA perfeitamente e cumprindo com eficiência a função SSR.

Faça um circuito SSR prático

Até agora, aprendemos o design teórico de um SSR, agora vamos em frente e ver como você pode construir um módulo de relé de estado sólido prático, para alterar uma carga CA de alta potência desejada, sem nenhuma entrada DC externa.

O circuito SSR acima é configurado exatamente da mesma maneira como discutido no projeto básico anterior. No entanto, aqui encontramos dois diodos adicionais D1 e D2, juntamente com os diodos corporais MOSFET D3, D4.

Os diodos D1, D2 são inseridos para uma finalidade específica, de modo a formar uma ponte retificadora juntamente com os diodos corporais MOSFET D3, D4.

O pequeno botão liga / desliga pode ser usado para ligar / desligar o SSR. Este comutador pode ser um comutador de palheta ou qualquer comutador de baixa corrente.

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Para mudanças de alta velocidade, você pode substituir a chave por um acoplador óptico, como mostrado abaixo.

Em essência, o circuito agora atende a 3 requisitos.

  1. Alimenta a carga CA através da configuração MOSFET / Diode SSR.
  2. A ponte retificadora formada por D1-D4 converte simultaneamente a entrada CA da carga em corrente contínua retificada e filtrada, e essa corrente é usada para polarizar as portas do MOSFET. Isso permite que os MOSFETs sejam ligados corretamente através do carregamento CA, sem depender de nenhum controlador de domínio externo.
  3. O DC retificado é adicionalmente finalizado como uma saída DC auxiliar que pode ser usada para alimentar qualquer carga externa adequada.

Como os diodos funcionam como um retificador de ponte

Durante semi-ciclos positivos, a corrente se move através de D1, 100k, zener, D3 e retorna à fonte CA.

Durante o outro meio ciclo, a corrente se move através de D2, 100k, zener, D4 e retorna à fonte CA.

Referência: SSR



FONTE

Nota: Este foi traduzido do Inglês para português (auto)

Pode conter erros de tradução

Olá, se tiver algum erro de tradução (AUTO), falta de link para download etc…

Veja na FONTE até ser revisado o post.

Status (Não Revisado)

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