Circuit équivalent d'un relais statique

Je souhaite commuter la tension alternative de 50 V. Le courant drainé maximum sera de 5A. La fréquence est de 50 Hz. La vitesse de commutation n'est pas importante, peut être très lente, ce n'est pas un problème dans mon application.

J'ai d'abord voulu utiliser un relais statique dans ce but. Mais dès que j'ai commencé à chercher un SSR, j'ai vu que leurs prix étaient trop élevés. Pour une solution alternative moins chère, je souhaite utiliser des transistors MOSFET (qui peuvent également être d'un type de transistor différent) au lieu d'un relais à semi-conducteurs.

Pouvez-vous me proposer un circuit équivalent MOSFET du relais statique avec les spécifications que j'ai données ci-dessus?

Trois façons de faire un SSR suivent:

Les deux premiers utilisent des transistors à effet de champ et peuvent être désactivés et réactivés tout au long d'un cycle alternatif selon les besoins. La vitesse de commutation doit être comprise. Les versions à portail flottant ont une constante de temps RC qui contrôle l'arrêt, sauf si des précautions supplémentaires sont prises pour l'éviter.

Le circuit TRIAC s'allume lorsqu'il est déclenché et éteint au prochain passage à zéro. Il peut être déclenché dès que le passage à zéro est passé, mais encore une fois, il ne peut pas être désactivé jusqu'au prochain passage à zéro. Vous pouvez donc obtenir des demi-cycles entiers ou des demi-cycles partiels s'étendant d'un point de tir à la fin de ce demi-cycle. Les charges inductives compliquent légèrement cela, mais sont en dehors de la discussion de base.

(1) Placer un MOSFET à l'intérieur d'un pont à 4 diodes comme "charge". L'entrée AC vers le pont AC est "court-circuitée" = activée pour AC lorsque le FET est activé. Pas difficile mais a besoin de réflexion. Diagramme approximatif - mieux peut-être plus tard. Le transistor montré ici est bipolaire mais le MOSFET fait le même travail. MOSFET voit toujours DC. La charge voit la commutation CA. Portillon avec opto. Dérivez la puissance par exemple par l'alimentation de la résistance du drain vers un bouchon de réservoir pour entraîner la porte via opto.

(2) Deux MOSFET à canal N, par exemple en série - connectez la source à la source et la porte à la porte. Les entrées sont 2 x drains. Conduisez gate + ve à la source pour allumer. Portes à la source pour désactiver. Encore une fois, les portes et les sources flottent, vous devez donc y aller en voiture, mais pas dur - il suffit de réfléchir.

Le schéma ci-dessous montre un exemple de mise en œuvre pratique de ce principe.
Notez que les FETS sont tous les deux à canal N et que les sources des deux FET sont connectées et que les portes des deux FET sont connectées. Ce circuit fonctionne parce que les MOSFETS sont deux dispositifs à quadrant - c'est-à-dire qu'un FET à canal N peut être activé par une porte positive à la source, que la tension Drain to Source soit + ve ou -ve. Cela signifie que le FET peut conduire "en arrière" s'il est conduit de la manière normale. Deux FETS sont nécessaires connectés en "anti série" (polarité relative opposée) en raison de la "diode du corps" à l'intérieur de chaque FET qui conduit lorsque le FET est polarisé de façon opposée à l'habituel. Si un seul FET était utilisé, il conduirait lorsque le FET était éteint lorsque le drain était négatif par rapport à la source.

Notez que "l'isolement" et le décalage de niveau du signal marche / arrêt vers les portes flottantes sont obtenus par les condensateurs 2 x 100 pF. Considérez les circuits à droite comme potentiellement au potentiel du secteur. La main droite 74C14 forme un oscillateur à environ 100 kHz et les deux inverseurs entre eux fournissent un entraînement de polarité opposée via les 2 condensateurs aux 4 diodes qui forment un pont redresseur. Le redresseur fournit un entraînement CC aux portes FET flottantes. La capacité de la grille est probablement ~ quelques nF et celle-ci est déchargée par R1 lorsque le signal d'attaque est supprimé. J'imagine que la suppression du lecteur se produirait en dixièmes de millièmes de seconde, mais faites les calculs vous-même.

Le circuit est d'ici et note

• Le circuit utilise un boîtier onduleur C-MOS peu coûteux et quelques petits condensateurs pour piloter deux transistors MOS de puissance d'une alimentation 12v à 15v. Étant donné que les valeurs de condensateur de couplage utilisées pour piloter les transistors à effet de champ sont faibles, le courant de fuite de la ligne d'alimentation dans le circuit de commande est un minuscule 4uA. Seulement environ 1,5 mA de courant continu est nécessaire pour allumer et éteindre 400 watts de courant alternatif ou continu à une charge

(3) CIRCUIT TRIAC

Vous avez spécifiquement mentionné les MOSFET.
Un TRIAC est également couramment utilisé dans les SSR CA.
Vous trouverez ci-dessous un circuit TRIAC typique.
L1 ne peut pas être utilisé.
C1 et R6 forment un "amortisseur" et les valeurs dépendent des caractéristiques de charge.

Les relais à semi-conducteurs sont opto-couplés dos à dos SCR dans leur forme la plus simple. Vous pouvez reproduire cela vous-même, mais cela devient un peu compliqué. Les relais statiques étant opto-isolés, le côté sortie peut flotter par rapport au côté entrée, tout comme un vrai relais.

Si vous avez vraiment besoin d'isolement, cela devient compliqué de le faire vous-même. Vous dites que la vitesse de commutation est faible, alors pourquoi pas un relais mécanique régulier?

Si vous n'avez pas besoin d'isolement, il existe différentes possibilités. La première consiste à utiliser un triac et à le contrôler directement à partir de votre circuit. Pour plus de détails, nous devons en savoir plus sur la façon dont ce 50V AC est référencé (ou non) à n'importe quelle alimentation disponible.

Vous avez absolument raison, les SSR sont chers . L'alternative la plus simple est de rouler la vôtre à l' aide d'un opto-triac + power triac:

Cela coûte 80% de moins que le SSR équivalent.

Le MOC3041 commute au passage par zéro de la tension, ce qui peut être un avantage. Si vous n'en avez pas besoin, le MOC3051 est un opto-triac à commutation aléatoire. Un inconvénient de l'utilisation d'un triac peut être qu'il y a une chute de tension de quelques volts, et lorsque la tension à commuter n'est que de 50 V, la perte est plus importante que par exemple 230 V.
Un MOSFET comme élément de commutation peut sembler une meilleure idée, mais si vous l'utilisez dans le pont comme dans la solution de Russell, vous aurez de toute façon à peu près la même chute de tension, mais cette fois à travers les diodes.

La meilleure solution concernant la chute de tension est le bon vieux relais électromécanique . Selon le type de charge, vous devrez déclasser le relais, de sorte que pour la commutation 5A, vous aurez peut-être besoin d'une version 16A. Le prix du relais 16A est comparable à celui du SSR DIY.