Замена реле на симистор: Замена реле на симистор

Замена реле на симистор

Жил был кондиционер Panasonic cs-a18dkd-cu-a18dkd , исправно работал в серверной много лет, пока в один прекрасный день не вышло у него из строя реле OMRON G4A-1A-E , включающее компрессор наружного блока. Причем вышло оно из строя с замыканием контактов накоротко, так, что кондиционер молотил непрерывно до тех пор, пока внутренний блок не обмерзал весь Это реле залипало и раньше: кондиционер отключали, оттаивали и пытались запустить снова — он запускался и какое-то время нормально работал. Реле вышло из строя не сразу: в первый раз после обмерзания блока «специалисты» сказали, что мало фреона и добавили чуток, во второй раз покрутили носами, но делать ничего не стали и только на третий или четвертый раз контакты реле после выключения кондиционера остались в замкнутом состоянии надолго, что и позволило выявить неисправность. Кстати, через несколько дней после демонтажа — силовые контакты у валявшегося на столе реле опять оказались разомкнутыми.

Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам. ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Плата от стиралки, симистор BTB 15A 700bak (вникаем, начинающим)

kak.тсжпервомайская.рф

Войти через uID. Добавлено Чт, Симистор включается при переходе через ноль то есть когда 0 напряжения. Или всё-таки что-то будет. Это как раз очень важно на емкостной и активной нагрузке. Лечится снаббером, но элементы лучше подбирать. Характер нагрузки — активно-емкостный. Без конденсатора нагрузка была бы светодиодная. Все что нужно купил сегодня. Цена вопроса копеечная руб без учета коробочки и разъемов. Файлы: Регистрация для просмотра Чт, Вот такая схема может быть использована или только как пример.

Например, один демпфер, разработанный для оптопары защищает оба устройства. Файлы: Регистрация для просмотра Пт, Например: TDA Мы рады вас видеть. Пожалуйста зарегистрируйтесь или авторизируйтесь! Войти через uID Старая форма входа. Забыл пароль Регистрация. Цитата vrytsev. Не все таки отлично нагрузка то емкостная. Надеюсь я все правильно понял по подключению. Файлы: Регистрация для просмотра. Отредактировал krakoziaber — Чт, Цитата krakoziaber.

Цитата atoll У снаббера есть еще одна функция: уменьшать скорость нарастания напряжения на выключенном симисторе. Раз драйверы то какая тогда нагрузка. Цитата msmmmm. У снаббера есть еще одна функция:. Черт, не те резисторы в магазе выдали! Войти через uID Старая форма входа E-mail:[ ]. Модератор форума: Sam. Замена реле в датчике движения. Цитата vrytsev Не все таки отлично нагрузка то емкостная Казнить нельзя помиловать Драйверы LED — это емкостная нагрузка?

Пускай лучше будет. Уже куплено и место есть. Хуже же не будет при ее наличии? Надеюсь я все правильно понял по подключению Файлы: Регистрация для просмотра Отредактировал krakoziaber — Чт, Цитата vrytsev нагрузка то емкостная , снабберная цепь я думаю тут не нужна.

Цитата atoll07 для сглаживания импульсов коммутации А будут ли импульсы при переключении? Цитата atoll07 отпишитесь после запуска. Цитата atoll07 главное — схема рабочая Тоже собирал но не для себя, нагрузкой являлся пускатель. Цитата msmmmm У снаббера есть еще одна функция: Проще говоря защитит от помехи.

Твердотельные реле FOTEK SSR-25 и 40DA – как не купить подделку?

Может оно где-то Помогите найти широко температурные Напишите про-мму, которая восстанавливает исходный файл. Помогите сделать задание Напишите программу, которая восстанавливает исходный файл. Имеется посудомоечная машина которая служит верой и правдой на Блоги программистов и сисадминов. Vkontakte ,.

Подскажите схемку замены управления тенами, вместо реле all-audio.pro это реализовать схемно. post_thumb.

подключение термостата w1209 к 220в и замена реле на симистор

Сайт помогает найти что-нибудь интересное в огромном ассортименте магазинов и сделать удачную покупку. Если Вы купили что-то полезное, то, пожалуйста, поделитесь информацией с другими. Также у нас есть DIY сообщество , где приветствуются обзоры вещей, сделанных своими руками. Вандализм, безумие и слишком много болтов. Продолжаем обслуживать старый хьюлет. Зарегистрироваться Логин или эл. Напомнить пароль Пароль. Войти Запомнить меня. Войти или Зарегистрироваться.

Твердотельное реле вместо симисторной платы МАРК2024

Недавно у меня был непростой гарантийный случай с некоторыми контроллерами нашего производства. Они прошли испытания, были куплены и уже какое-то время работали, но потом в их работе пошли сбои. Это были первые контроллеры с неисправностями на нашем производстве. Подозревая, что проблема в реле из новой закупки, я разобрал и на 25А и на 40А.

Что это тиристор, симистор или что-то другое?

Заменить реле на симистор, тиристор… Возможно?

Чем заменить реле. Релюшки 6 шт. Максимальная мощность не более Вт. Есть лампы дневного света с электронным стартером. Релюшки управляются от PIC-а через транзисторы.

Твердотельное реле своими руками

Специализированный ремонт стиральных машин в Новосибирске — основной вид деятельности нашего сервисного центра. За 10 лет продуктивной работы мы накопили огромный опыт и именно он позволяет нам производить качественный ремонт в короткие сроки. Производим ремонт бытовой техники различных марок и любой сложности на профессиональном оборудовании. Мы используем только новые и качественные запчасти. Официальная гарантия на услуги до ти месяцев. Нам доверяют свою технику не только физические лица, но и юридические лица и бюджетные организации.

Менять эти симисторы очень муторно, поэтому возникла идея заменить симисторные платы на твердотельные реле, качество которых.

Да в общем, ничего сложного. Выбираете подходящие симисторы или лучше тиристоры , берете MOC или что-то подобное и соединяете по схеме, приведенной в документации на MOCxxxx. Но добавляется проблемма — охлаждениия симисторов.

Промежуточное реле необходимо для выполнения вспомогательных функций. Оно широко применяется в системах управления и автоматики.

Забыли пароль? Изменен п. Расшифровка и пояснения — тут. Автор: chernogal , 22 ноября в Электроника. Управляется пускателем, пускатель искрит, или ещё что там делает, рядом смонтирован блок электроники управляющий пускателем чувствительный к наводкам. Можно ли заменить пускатель на три симистора или ещё что.

Во всех электрических цепях приходится включать и отключать приборы и устройства. Для этого используют коммутационные аппараты, это может быть, как простой выключатель или рубильник, так и реле, контакторы и т. Сегодня мы рассмотрим один из таких приборов — твердотельное реле, поговорим о том, что это такое, как выбрать и подключить в цепь управления нагрузкой.

Управление мощной нагрузкой переменного тока

Тиристор

Иногда нужно слабым сигналом с микроконтроллера включить мощную нагрузку, например лампу в комнате. Особенно эта проблема актуальна перед разработчиками умного дома. Первое что приходит на ум — реле. Но не спешите, есть способ лучше 🙂

В самом деле, реле это же сплошной гемор. Во первых они дорогие, во вторых, чтобы запитать обмотку реле нужен усиливающий транзистор, так как слабая ножка микроконтроллера не способна на такой подвиг. Ну, а в третьих, любое реле это весьма громоздкая конструкция, особенно если это силовое реле, расчитанное на большой ток.

Если речь идет о переменном токе, то лучше использовать симисторы или тиристоры. Что это такое? А сейчас расскажу.

Симистор BT139

Схема включения из даташита на MOC3041

Если на пальцах, то тиристор похож на диод, даже обозначение сходное. Пропускает ток в одну сторону и не пускает в другую. Но есть у него одна особенность, отличающая его от диода кардинально —

управляющий вход.
Если на управляющий вход не подать ток открытия, то тиристор не пропустит ток даже в прямом направлении. Но стоит подать хоть краткий импульс, как он тотчас открывается и остается открытым до тех пор, пока есть прямое напряжение. Если напряжение снять или поменять полярность, то тиристор закроется. Полярность управляющего напряжения предпочтительно должна совпадать с полярностью напряжения на аноде.

Если соединить встречно параллельно два тиристора, то получится симистор — отличная штука для коммутации нагрузки на переменном токе.

На положительной полуволне синусоиды пропускает один, на отрицательной другой. Причем пропускают только при наличии управляющего сигнала. Если сигнал управления снять, то на следующем же периоде оба тиристора заткнутся и цепь оборвется. Крастота да и только. Вот ее и надо использовать для управления бытовой нагрузкой.

Но тут есть одна тонкость — коммутируем мы силовую высоковольтную цепь, 220 вольт. А контроллер у нас низковольтный, работает на пять вольт. Поэтому во избежание эксцессов нужно произвести потенциальную развязку. То есть сделать так, чтобы между высоковольтной и низковольтной частью не было прямого электрического соединения. Например, сделать оптическое разделение. Для этого существует специальная сборка — симисторный оптодрайвер MOC3041. Замечательная вещь!
Смотри на схему подключения — всего несколько дополнительных деталек и у тебя силовая и управляющая часть разделены между собой. Главное, чтобы напряжение на которое расчитан конденсатор было раза в полтора два выше напряжения в розетке. Можно не боятся помех по питанию при включении и выключении симистора. В самом оптодрайвере сигнал подается светодиодом, а значит можно смело зажигать его от ножки микроконтроллера без всяких дополнительных ухищрений.

Вообще, можно и без развязки и тоже будет работать, но за хороший тон считается всегда делать потенциальную развязку между силовой и управляющей частью. Это и надежность и безопасность всей системы. Промышленные решения так просто набиты оптопарами или всякими изолирующими усилителями.

Ну, а в качестве симистора рекомендую BT139 — с хорошим радиатором данная фиговина легко протащит через себя ток в 16А

Очередной умный дом (или как потерять 2 месяца из-за одной глупой ошибки)

1) Сама по себе розетка имеет право на жизнь как устройство, не спорю. Когда их становится 2,3,5 и более они превращаются в дикий колхоз. Поэтому опять же я предпочитаю контакторы, установленные в центральном щите, которые коммутируют нужные линии. Если требуется управлять конкретным устройством (типа кофемашины, к примеру), всегда можно поставить внутрь esp8266 и там, скорее всего, не понадобятся мощные реле, так как мы будем дублировать интерфейсные кнопки. Обратно — розетка как отдельный девайс не нужна. Честно говоря, я не могу придумать сценария где лично я хотел бы именно вот такую прокладку между розеткой и устройством на постоянной основе, возможно пару штук на полочке для реализации каких-то временных нужд типа елочной гирлянды на новый год.
2)По поводу хаба — вы от него не отказались, вы его вынесли наружу, что не избавило от хаба как от сущности, но добавило +1 точку отказа — интернет. Тот же HomeAssistant в любой его ипостаси (малинка, виртуалка, разное) продолжил бы работать и без интернета, локально пользователь не заметит разницы.
+ умоляю, не забывайте про юзабилити. Считайте что эксплуатировать вашу систему будет склонный к насилию психопат, у которого есть ваш домашний адрес (старая цитата). Я бы явно начал нервничать если бы мне пришлось для включения света или для заварить кофе при отвале инета — коннектиться к сети, открывать браузер и идти на страничку нажимать кнопку. Вы уже умеете в MQTT, привяжите устройства к локальному брокеру или возьмите готовую систему если это не идет вразрез с принципами. Как второй пример — представьте что вам нужно чтобы это работало у людей старшего поколения. Попробуйте обучить бабушку 70+ лет пользованию и поймете что юзабилити в имеющемся виде немного не идеально.
3) Про 100Вт я не перепутал а перестраховался. Я слишком хорошо знаю как горят компактные реле. Нет, оно не сдохнет если пропустить 8-10 ампер при номинале в 10. И даже завтра не сдохнет. Но сгорит или залипнет оно обязательно через 30 включений, через 50 или 100, даже контакторы имеют нормированную наработку. Тут уже выбор каждого, рисковать или сделать нормально. Проще говоря — нет, я не верю в ноунейм реле и номинал делю минимум на 10. То есть не 100Вт конечно а даже ватт 300-500 я готов там оставить «надолго» но не более. Если там будет оригинальный omron (что сильно вряд ли) — запас по току можно пересмотреть.

Контакторы, симисторы… Кто лидирует?

Если ТЭН можно назвать сердцем электрокотла, то его мозгом, несомненно, является система управления мощностью, основанная на том или ином коммутационном устройстве. Есть ли среди них безусловные лидеры — попробуем разобраться.

Начнем с теории

Коммутационный аппарат — это электрическое устройство, предназначенное для включения и отключения тока в электрической цепи. Казалось бы, чего проще — просто выключатель, однако человечество придумало огромное количество устройств, предназначенных для этих целей.

Глобально все эти устройства можно разделить на две группы:

1. Контактный коммутационный аппарат, осуществляющий коммутацию путем перемещения его контакт-деталей относительно друг друга

2. Бесконтактный коммутационный аппарат, осуществляющий коммутацию без перемещения его деталей

Виды же коммутационных аппаратов гораздо более многочисленны — выключатели, контакторы, реле, реостаты, тиристоры, симисторы.

ЭВАН в своих электрокотлах использует два вида контактной коммутации — это контакторы и реле, а также бесконтактную коммутацию на основе симисторов.

Контактор (лат. contāctor «соприкасатель») — двухпозиционный электромагнитный аппарат, предназначенный для частых дистанционных включений и выключений силовых электрических цепей в нормальном режиме работы.

Контактор состоит из катушки медных проводов, внутри которой находится цилиндр (сердечник) из мягко-магнитного сплава. Этот цилиндр механически подсоединен к одному или нескольким электрическим контактам. Когда катушка получает питание, благодаря электромагнитному эффекту сердечник движется вверх, и контакт замыкается (цепь работает).

Основными техническими данными контакторов являются номинальный рабочий ток и номинальное напряжение коммутируемой цепи. Ключевое достоинство контакторов — это широкий диапазон коммутируемых токов, что позволяет использовать данное устройство на очень мощных приборах.

Принципиальная схема конструкции
трёхфазного контактора:

1 — Катушка
2 — Пружина
3 — Подвижная часть
4 — Замыкающиеся контакты

Ещё одна важная характеристика контактора — его износостойкость, т. е. способность обеспечить работу при большом числе операций. Контактор обеспечивает порядка миллиона срабатываний. Хотя это число и кажется достаточно большим, оно всё равно конечно. Ограниченный ресурс — один из недостатков контактора. Одна из задач, которые решают конструкторы ЭВАН, — увеличение срока жизнедеятельности используемых контакторов за счет снижения числа срабатываний. Это возможно, например, путем оптимизации гистерезиса — разности температур между отключением и включением. Ещё один способ снижения числа срабатываний — увеличение числа ступеней мощности. Учитывая, что потребность в работе котла на полную мощность возникает в основном только в пиковые наиболее холодные периоды, в остальное время прибор может работать на уменьшенной нагрузке. При одноступенчатом управлении мощностью котел, нагрев температуру до требуемых значений, выключается, при снижении температуры ниже уровня гистерезиса включается на полную мощность. При невысоких температурах наружного воздуха эти циклы сокращаются — прибору требуется мало времени для нагрева до нужных температур, соответственно, растет число срабатываний контактора. В случае многоступенчатого управления мощностью, которое реализовано в электрокотлах классов КОМФОРТ, ЛЮКС, ПРОФЕССИОНАЛ, пользователь может ограничить мощ- ность котла. Если за окном достаточно тепло, котел работает на одной или нескольких ступенях мощности, продолжительность цикла нагрева увеличивается, число срабатываний коммутирующих устройств уменьшается. Чем больше ступеней мощности имеет прибор, тем более тонкая возможна подстройка. Наиболее совершенны в этом аспекте котлы класса VIP (PIKKUWATTI, TEHOWATTI, ECOWATTI, FIL), производимые в Финляндии, в которых число ступеней мощности составляет от 7 до 15. Кроме того, погодозависимая автоматика, которой оснащены электрокотлы этого класса, на основании анализа внешней и внутренней температуры воздуха сама устанавливает то число ступеней мощности, на котором работа котла наиболее оптимальна в настоящий момент.

Есть у контакторов особенность, которая в ряде случаев может принести неудобства владельцу. Это звук щелчка, сопровождающий включение и выключение устройства. Справедливости ради нужно отметить, что уровень шума может быть и довольно незначительным — это зависит от производителя коммутационных устройств. Если котел располагается в котельной или в каком‑то отдельном помещении, этим свойством контакторов вообще можно пренебречь. Однако часто, особенно когда речь идет об отоплении небольших объектов, выделить под котел отдельное помещение просто нет возможности.

Чтобы обеспечить комфорт использования оборудования, для таких случаев в электрокотлах ЭВАН в качестве устройства коммутации используется реле.

Реле по механизму работы аналогично контакторам, однако элементы реле намного меньше и легче элементов контакторов, поэтому срабатывание происходит гораздо тише, на уровне, комфортном для пользователя. Вместе с тем, у реле есть и ограничения использования. Ресурс его существенно меньше, чем ресурс контактора, и, чем выше коммутируемый ток, тем меньше ресурс реле. Поэтому в котлах ЭВАН реле используется в основном на устройствах с невысокой мощностью, например, в WARMOS от 5 до 12 кВт. Отдельный случай это котел класса «ЛЮКС» WARMOSQX, где для обеспечения комфорта потребителей вся мощ- ностная линейка реализована на базе реле. Чтобы обеспечить и тихую работу прибора, и достаточный ресурс используемых реле, в WARMOS-QX установлено 9 ТЭНов, каждый из которых управляется своим реле. В результате каждое отдельно взятое реле работает с небольшими токами, продлевая свой ресурс.

Интересный факт! Симистор был изобретен в городе Саранске на заводе «Электровыпрямитель» в 1962–1963 гг. начальником конструкторского бюро Василенко Валентиной Стефановной. Запатентован в СССР с приоритетом от 22 июня 1963 года, на полгода ранее, чем в США.

Решением, в котором отсутствуют недостатки контактных коммутационных устройств, является симистор.

Симистop (симметричный триодный тиристор), или триак (от англ. TRIAC — triode for alternating current) — полупроводниковый прибор, являющийся разновидностью тиристоров и используемый для коммутации в цепях переменного тока.

Симистор представляет собой «двунаправленный тиристор» и имеет три электрода: один управляющий и два основных для пропускания рабочего тока. Для управления нагрузкой основные электроды симистора включаются в цепь последовательно с нагрузкой. В закрытом состоянии проводимость симистора отсутствует, нагрузка выключена. При подаче на управляющий электрод отпирающего сигнала между основными электродами симистора возникает проводимость, нагрузка оказывается включённой.

Но для нас важнее не то, как работает симистор, а то, какие преимущества он привносит в работу электрокотла.

Первое и наиважнейшее достоинство — ресурс полупроводниковых приборов неограничен, т. е. число срабатываний не имеет значения. Кроме того, у электромеханических устройств, помимо ограничения количества циклов переключений, есть и еще одно важное негативное свойство — низкая частота коммутации цепи нагрузки. Она определяется и механическими свойствами, и тем, что при возрастании частоты коммутации реле и контактор начинают нагреваться. В то время как симисторы допускают коммутацию нагрузки на каждом полупериоде сетевого напряжения.

Второе, и тоже наиважнейшее, — отсутствие щелчков, приборы на симисторной системе управления работают бесшумно, следовательно, могут располагаться в любом удобном для владельца помещении.

Ещё одно преимущество симисторов в том, что бесконтактные коммутаторы, по определению, не искрят. В то время как коммутация при помощи электромеханических устройств неизбежно сопровождается искрообразованием, которое может приводить к обгоранию контактов.

Для управления мощностью в симистровой схеме на каждый ТЭН должен быть установлен свой симистор. И в этом, кстати, симистор проигрывает контакторам. Контактор может управлять группой ТЭНов. Например, в продукции ЭВАН мощностью свыше 30‑кВт один контактор устанавливается на 3 ТЭНа.

С другой стороны, симисторная схема позволяет использовать различные механизмы для ограничения мощности. Первый способ, аналогичный работе электромеханических коммутаторов, — симистр включает или выключает ТЭН, которым он управляет. Соответственно, число ступеней мощности равно или меньше числу симисторов и ТЭНов. Второй, вариант, реализованный в котлах WARMOS-RX, — широтноимпульсная модуляция (ШИМ). В этом случае управление средней мощностью нагрузки осуществляется с помощью серии импульсов. Усреднённая мощность регулируется изменением ширины импульсов (длительности импульсов и пауз между ними) при неизменной их величине. За счет использования ШИМ в WARMOS-RX на трех симисторах и трех ТЭНах реализовано пять ступеней мощности и обеспечена симметричность нагрузки.

Ещё одно преимущество от использования симисторной схемы с широтно-импульсной модуляцией, которые отмечают конструкторы ЭВАН, — это возможность ограничения удельной поверхностной нагрузки ТЭН.

Казалось бы, вот он, идеальный коммутационный аппарат. Но и симистор не лишён минусов.

При своей работе симистор выделяет тепло — 1—1,5 Вт на 1А. Выделяемое тепло необходимо отводить. Это обстоятельство является самым серьезным недостатком бесконтактных коммутаторов, так как требует дополнительного места для элемента охлаждения. Соответственно, чем больше мощность приборов, тем существеннее сказывается данный недостаток — охлаждающие элементы увеличивают габариты прибора и его стоимость.

В котлах WARMOS-RX используется наиболее эффективный вариант — жидкостное охлаждение.

Что же в итоге? Любое из рассмотренных коммутационных устройств имеет как недостатки, так и достоинства. Именно поэтому ЭВАН предлагает электроотопительные котлы с различными типами управления мощностью. Выбор всегда остается за покупателем, наша задача — помочь ему сделать этот выбор осознанно.

Михаил Лежин, ведущий инженер конструкторско-технологического отдела:

— Если температура на поверхности ТЭН превышает 100oС и сохраняется таковой на протяжении длительного времени, слой теплоносителя, находящегося в контакте с ТЭН, может переходить в парообразное состояние. При снижении температуры ТЭН — возвращаться в жидкое. Когда в качестве теплоносителя используется вода, то такой процесс приводит к образованию накипи — соли жесткости, содержащиеся в воде в растворенном состоянии, при переходе в пар выпадают на поверхность ТЭНа. Если же в качестве теплоносителя используется незамерзающая жидкость, то её переход в парообразное состояние может нести необратимые последствия — при возврате обратно в жидкое меняется химический состав. При работе WARMOS-RX в режиме ограничения мощности снижается время работы ТЭНа на полной мощности, как следствие ограничивается удельная поверхностная нагрузка ТЭНов и температура их поверхности. В результате минимизируются процессы парообразования, что служит дополнительной защитой ТЭНа от накипи и позволяет безопасно применять незамерзающие теплоносители.

Андрей Гусаров, директор по экспорту компании «Каукора»

— Как известно, из‑за нагрева симистора его необходимо охлаждать, например, алюминиевым охладителем, который поддерживает внутреннюю температуру компонента на достаточно низком уровне. При этом чем больше мощность котла и, соответственно, тока, тем массивнее комплект компонентов в случае с симисторами, что требует большего пространства для безопасной и надежной работы. С учетом мощностей наших котлов, а она достигает 1600 кВт, мы не применяем симисторное подключение. В наших котлах мы используем контакторы одного из ведущих мировых производителей Eaton / Moeller. В целом, я не могу отдать первенство ни контакторам, ни симисторам. В каждом случае производитель должен определять, чего он хочет добиться и какой механизм целесообразно использовать в том или ином приборе. Цена котла в любом варианте зависит от компоновки / задачи. И конечно, первостепенное значение имеет качество используемых компонентов и материалов.

Ошибки стиральных машин Whirlpool

FH (F01) 1 светодиод. В бак не поступает вода, или набралось слишком мало воды – ее недостаточно для стирки.
Если на табло горит ошибка ФН или Ф01, она может быть вызвана рядом причин:

Недостаточный напор в водопроводной трубе. Нормализуйте давление, обратитесь к сантехнику.
Вентиль подачи воды только слегка приоткрыт или совсем закрыт – нужно открыть краны.
Засор впускного клапана, вернее, его фильтра – требуется прочистка.
Также стоит устранить эффект сифона, провоцирующий самослив из-за неправильного расположения шланга слива воды.
Сломан прессостат. Требуется чистка гидросистемы (трубок) датчика. Возможно, придется заменить прессостат.
Нарушена проводка клапана, датчика уровня или насоса, откачивающего воду. Требуется техническое обслуживание проводов и контактов: проверка, зачистка, замена.
Сбой в работе электронного блока. Необходимо заменить участки с дефектами или весь модуль целиком.

FA (F02) 5 и 9 светодиоды. Сработал Аквастоп. Когда система показывает ошибку ФА или Ф02, стоит взять во внимание такие возможные причины поломки:

Впускной клапан блокирован. Поможет замена клапана.
Сломан модуль – частично или полностью. Поможет ремонт или полная замена модуля.
Система протекла по причине разгерметизации бака, патрубков и шлангов. Найдя причину протечки, стоит заменить деталь с дефектом.

Важно! Бак СМА не подлежит ремонту, а менять его дорого. Задумайтесь о покупке новой машинки.
FP (F03) 5, 6, 8 светодиоды. Сбой в водооткачивающей системе – из бака не уходит отработанная вода.Если высветилось ФР, а в некоторых моделях Ф03, это может быть вызвано тремя причинами:

Насос, откачивающий отработанную воду, отслужил свое – в нем могли перегореть или ослабнуть контакты, засориться его фильтр.
Как исправить: если насос уже не поддается ремонту, то стоит заменить деталь новой.
Закупорился шланг слива или другой элемент сливной системы. Чтобы устранить засор, нужно очистить все звенья сливной цепи, промыв их под краном.
Сломался блок управления – частично или полностью. Решение проблемы в ремонте или полной замене блока.

F04 4 и 9 лампочки. Сбой нагревательной системы, а точнее: вода не прогревается до нужных температур за время, отведенное программой.
Снять ошибку Ф04 можно после проверки электрической цепи датчика, технического обслуживания контактов, замену проводов с дефектными участками.
Если NTC сломан, то требуется замена датчика оригинальной деталью.
F05 4, 6, 9 лампочки. Поломка датчика температуры.
Для устранения этой ошибки нужно проверить сопротивление датчика температуры и заменить неисправный элемент.
F06 4, 5, 9 индикаторы. Тахогенератор не подает сигналы.
Ошибка Ф05 или Ф06 сопровождается тем, что мотор вращается на слабых оборотах или не работает совсем.
Скорее всего, поломка заключается в тахогенераторе. Возможно, фиксирующая пружинная шайба слетела со своего места. Иногда достаточно просто восстановить нормальное положение шайбы. В случае других повреждений нужно заменить тахогенератор.
Второй вариант: нарушена связь в цепи ТАХО – мотор – плата. Необходимо восстановить связь.
F07 4, 5, 6, 9 лампочки. Цепь управления мотором нарушена.
Ошибка Ф07 означает:

Сбой в районе платы управления электромотором. Решение в замене сгоревшего симистора.
Неисправен блок управления. Поможет ремонт ила замена всего модуля.

F08 3 и 9 светодиоды. Сломан нагреватель воды – ТЭН. Когда стиральная машина Вирпул выдает ошибку Ф08, это может быть вызвано такими факторами:

Перегорел ТЭН, или оборвалась его проводка, окислились контакты. Поможет техническое обслуживание контактов или замена нагревателя.
Сломан прессостат.
Сбой в работе электронного блока.
Нарушена цепь термистора. Осмотреть контакты и термистор на исправность, заменить датчик

F09 Зафиксирован перелив воды.
Когда на табло горит F09, рассмотрите в первую очередь такие возможные причины поломки:

Вышел из строя заливной клапан. Чтобы устранить поломку, нужно заменить деталь.
Датчик давления сломан. Требуется замена патрубков датчика или самого прессостата.
Нарушена работа модуля управления. Заменить участок платы или весь управляющий блок.

F10 Поломка мотора.
При коде F10 самые вероятные причины выхода из строя движка такие:

Погрешность в работе термосенсора. Если не удается отремонтировать этот элемент, придется менять весь блок управления или мотора.
Сбой в работе симистора. Проблема решается заменой отдельных участков блока управления стиральной машинки Whirlpool.

F11 Поломка коммуникаций.
Проверьте уровень напряжения в электросети вашего жилища, если параметры ненадлежащие, то стоит восстановить оптимальные параметры.
Возможно, придется обратиться к электрику.
F12 3, 4, 9 светодиоды. Нет нагрева, стирка происходит в холодной воде.
Сброс ошибок происходит после устранения причин поломки:

Произошло залипание реле, отвечающего за нагрев воды – находится на электронном блоке. Необходима замена реле.
ТЭН сломался или пробивает на корпус стиральной машины Вирпул. Если после проверки нагревателя тестером вы убедились в том, что он сломан, замените ТЭН.
Обрыв проводки, соединяющей нагреватель с модулем. Требуется техническое обслуживание проводов.
Поломка термодатчика.

F13 3, 4, 6, 9 лампочки. Вода либо набирается слишком долго, либо вообще не заливается.
Код появляется в таких случаях:

Снижено давление в водопроводной трубе. Нужно предпринять меры для нормализации напора.
Засор кюветки для порошка – снимите дозатор и промойте. Если снять не удается, прочистите прямо на машинке.
Закупорился заливной клапан. Обычно для устранения проблемы достаточно чистки фильтрующей сетки.

F14 3, 4, 5, 9 светодиоды. Неверные значения EEPROM.
Скорее всего, поломка коснулась процессора. Требуется прошивка контроллера или замена модуля управления полностью.
F15 3, 4, 5, 6, 9 индикаторы. Во многих моделях СМ Вирпул этот код обозначает поломку электромотора.
Чтобы найти выход из ситуации, достаточно определить причину поломки и локализовать ее:

Заменить компоненты платы управления: реле или симистор.
Заменить щетки двигателя или мотор целиком.
Заменить тахогенератор при неисправности.
Проверить проводку между мотором и платой.
Ремонтировать или заменить командный блок.

F16 Поломка управляющей системы.
Что поможет:

Проверка контактов.
Замена участков платы.
Замена платы.

Fod (F18) 2, 5, 9 лампочки.Работа машины заблокирована из-за неподходящего порошка.
Сопровождается повышенным образованием пены.
Как устранить неполадку:

Использовать другой, более качественный порошок.
Изменить дозировку моющего средства.
Выключить и включить машинку.

F19 Нарушена система питания.
Ошибка F19 сопровождается остановкой режима стирки, или же машинка не включается вообще. Возможные причины:

Низкое напряжение в сети.
Нарушена целостность шнура питания или вилки.
Сломана розетка.
Перегорел сетевой фильтр СМА.

F20 Нарушена работа командной платы.
Может помочь перезапуск режима стирки. Если не помогло, нужен ремонт или замена платы.
F21 2, 4, 6, 9 индикаторы. Отказал модуль управления.
Скорее всего, при коде Ф21 разорвалась цепь между платой и контрольной панелью. Поможет техническое обслуживание контактов и проводки.
Если это не принесет плодов, нужно ремонтировать или менять плату.
F22 Код Ф22 может обозначать 2 поломки:

Сбой в работе ТЭНа.
Нет поступления воды через приемник порошка по причине засора.

Чтобы стиралка перестала выдавать ошибку, устраните причины сбоя:

Поломка нагревателя. Нужна замена.
Оборвалась проводка между тэном и платой. Требуется ТО проводки.
Упало напряжение в сети до уровня, недостаточного для работы СМА

F23 2, 4, 5, 6, 9 лампочки. Заливная система дала сбой, пользователь получает сигналы от СМ о пустом или полном баке.
Возможно, сломан прессостат, нужна его замена.
F24 2, 3, 9 лампочки.
Сломалась система, контролирующая уровень воды. Сигнал о том, что бак переполнен, подается более чем в течение 1 минуты.
F26 2, 3, 5, 9 индикаторы.
Мотор не вращается. В этом случае проблема может быть не в моторе, а в модуле.
F27 2, 3, 5, 6, 9 светодиоды. Вращение ЭД только в одностороннем направлении.
Перегорело реле мотора на электронном модуле.
F28 2, 3, 4, 9 индикаторы. Сбилась работа мотора – он вертится недостаточно быстро или вообще не включается.
Причина поломки в реле переключения обмотки статора. Нужно заменить неисправный элемент.
F31
! Редкая ошибка, характерная только для последних моделей СМА Whirlpool.
Означает, что ПО не обновилось через Интернет. Чтобы решить проблему:

Обратитесь к своему Интернет-провайдеру.
Обратитесь в официальный сервисный центр.

FDL Сломан блокиратор люка.
Наверное, износились контакты УБЛ. Если с контактами все в порядке, заменить блокиратор.
FDU Дверца люка закрыта недостаточно плотно.Действуйте так:

Закройте люк плотнее.
Проверьте УБЛ, если он сломан, произведите замену.

bdd 2-6, 9 индикаторы.
Неправильно закрыты створки барабана.
Что сделать: нажать на «Сброс», подержать 3 секунды и подождать сообщения «Барабан открыт».
После нужно открыть крышку, заново закрыть створки барабана, выбрать программу и запустить ее.
Если ошибка повторяется, обратитесь к мастеру.

Твердотельное реле своими руками

В последнее время набрали популярность твёрдотельные реле. Для очень многих устройств силовой электроники твёрдотельные реле стали просто необходимы. Их преимущество в несоизмеримо большем количестве срабатываний, по сравнению с электромагнитными реле и большой скоростью переключений. С возможностью подключения нагрузки в момент перехода напряжения через ноль, тем самым избегая тяжёлых пусковых токов. В некоторых случаях их герметичность тоже играет свою положительную роль, но одновременно лишая владельца такого реле преимущества в возможности ремонта с заменой некоторых деталей. Твёрдотельное реле, в случае выхода из строя, не ремонтируется и подлежит замене целиком, это его отрицательное качество. Цены на такие реле несколько кусаются, и получается расточительно.
Попробуем вместе сделать твёрдотельное реле своими руками с сохранением всех положительных качеств, но, не заливая схему смолой или герметиком, чтобы иметь возможность ремонта, в случае выхода из строя.

Схема

Посмотрим схему этого очень полезного и нужного устройства.

Основу схемы составляют силовой симистор Т1 — BT138-800 на 16 Ампер и управляющий им оптрон МОС3063. На схеме выделены чёрным цветом проводники, которые нужно проложить медным проводом повышенного сечения, в зависимости от планируемой нагрузки.
Управление светодиодом оптрона мне удобнее запитать от 220 Вольт, а можно от 12 или 5 Вольт, кому как нужно.

Для управления от 5 Вольт, нужно гасящий резистор 630 Ом поменять на 360 Ом, остальное всё одинаково.
Номиналы деталей рассчитаны на МОС3063, если примените другой оптрон, то номиналы нужно пересчитать.
Варистор R7 защищает схему от бросков напряжения.
Цепочку индикаторного светодиода можно совсем убрать, но с ней получается нагляднее, что аппарат работает.
Резисторы R4, R5 и конденсаторы C3, C4 служат для предотвращения выхода из строя симистора, их номиналы рассчитаны на ток не выше 10 Ампер. Если потребуется реле на большую нагрузку, то номиналы нужно пересчитывать.
Радиатор охлаждения для симистора впрямую зависит от нагрузки на него. При мощности триста Ватт, радиатор не нужен вовсе, и соответственно – чем больше нагрузка, тем больше площадь радиатора. Чем меньше будет симистор перегреваться, тем дольше проработает и поэтому даже кулер охлаждения не будет лишним.
Если вы планируете управлять повышенной мощностью, то наилучшим выходом будет поставить симистор большей мощности, например, ВТА41, который рассчитан на 40 Ампер, или подобный ему. Номиналы деталей подойдут без пересчёта.

Детали и корпус

Нам потребуется:

F1 — предохранитель на 100 мА.
S1 — любой маломощный переключатель.
C1 – конденсатор 0.063 мкФ 630 Вольт.
C2 – 10 — 100 мкФ 25 Вольт.
C3 – 2.7 нФ 50 Вольт.
C4 – 0.047 мкФ 630 Вольт.
R1 – 470 кОм 0.25 Ватт.
R2 – 100 Ом 0.25 Ватт.
R3 – 330 Ом 0.5 Ватт.
R4 – 470 Ом 2 Ватта.
R5 – 47 Ом 5 Ватт.
R6 – 470 кОм 0.25 Ватт.
R7 – варистор TVR12471, или подобный.
R8 – нагрузка.
D1 – любой диодный мост на напряжение не менее 600 Вольт, или собрать из четырёх отдельных диодов, например — 1N4007.
D2 – стабилитрон на 6.2 Вольта.
D3 – диод 1N4007.
T1 – симистор ВТ138-800.
LED1 – любой сигнальный светодиод.

Изготовление твердотельного реле

Сначала намечаем размещение радиатора, макетной платы и прочих деталей в корпусе и закрепляем их на места.

Симистор нужно изолировать от радиатора охлаждения специальной теплопроводной пластиной с применением теплопроводной пасты. Паста должна слегка вылезти из-под симистора при закручивании крепёжного винта.

Далее размещаем следующие детали в соответствии со схемой и припаиваем их.

Припаиваем провода для подключения питания и нагрузки.

Помещаем устройство в корпус, предварительно испытав его при минимальной нагрузке.

Испытание прошло успешно.

Смотрите видео

Смотрите видео испытания устройства совместно с цифровым регулятором температуры.

Мы повысили надежность терморегуляторов и продлили жизнь контакторов и пускателей

На фотографии представлены два электромагнитных реле после 10000 циклов срабатывания при 220 В, 10 А с индуктивной нагрузкой (неподвижный контакт отогнут).

Реле, расположенное слева, функционировало в составе нового коммутационного устройства, разработанного нашими специалистами.
Проведенные испытания показали, что использование реле в составе данного коммутационного устройства позволяет увеличить его ресурс в десятки раз.
В приведенной схеме можно использовать симистор с номинальным током в десять раз меньшим номинального тока реле. Например, для управления контактором с номинальным током 2000 А достаточно использовать симистор на 250 А.
Применение данной схемы управления работой мощных контакторов позволитзначительно повысить надёжность работы коммутирующих устройств в энергетике!
Известно, что и в терморегуляторах самым слабым местом является выходное реле. Именно поэтому все терморегуляторы производства НПК «Рэлсиб» оснащены новыми релейно-симисторными коммутационными устройствами, что позволяет значительно увеличить их надёжность по сравнению с аналогами.
Новое коммутационное устройство
Новое релейно-симисторное коммутационное устройство сочетает в себе преимущества механического электромагнитного реле — низкое сопротивление контактов и, соответственно, большой коммутируемый ток и симистора –высокую надёжность, в том числе большое количество циклов включения — отключения.
Ещё один плюс нового изделия – отсутствие электромагнитных помех вследствие того, что включение — отключение происходит в момент, когда напряжение на фазном проводе равно нулю (при «переходе через ноль»).
Новое коммутационное устройство состоит из электромагнитного реле (пускателя, контактора), симистора и схемы управления.
На рисунке 1 приведена электрическая схема устройства.

Электрическая схема нового коммутационного устройства

При появлении на входе микропроцессора схемы управления сигнала, последний формирует сигналы управления реле и симистором. В схему управления симистором включён оптосимистор с функцией «перехода через ноль».
На рисунке 2 приведены диаграммы, иллюстрирующие алгоритм работы устройства.

Диаграммы работы коммутационного устройства

При появлении на входе устройства сигнала (диаграмма 2) микропроцессор выдаёт сигнал управления на открытие симистора (диаграмма 3), который благодаря оптосимистору с функцией «перехода через ноль» включается с некоторой задержкой при напряжении на фазном проводе равном нулю (диаграмма 4). Сигнал управления реле микропроцессор выдаёт с задержкой равной ориентировочно полупериоду, т.е. 10 мс (диаграмма 5). Таким образом, замыкание контактов реле происходит при открытом симисторе, т.е. при напряжении между контактами не более 2 В. После замыкания контактов реле симистор отключается.
Размыкание контактов реле происходит по аналогичной схеме при напряжении между контактами не более 2 В.
Благодаря тому, что замыкание — размыкание контактов реле происходит при напряжении между ними не более 2 В, предотвращается возможность возникновения эл. дуги и перегрева контактов и реле в целом.
В приведенной схеме можно использовать симистор с номинальным током в десять раз меньшим номинального тока реле. Например, для управления контактором с номинальным током 2000 А достаточно использовать симистор на 250 А.

Интересно? Расскажи друзьям!

ac — Замена реле на симистор

Сеть обмена стеками

Сеть Stack Exchange состоит из 179 сообществ вопросов и ответов, включая Stack Overflow, крупнейшее и пользующееся наибольшим доверием онлайн-сообщество, где разработчики могут учиться, делиться своими знаниями и строить свою карьеру.

Посетите биржу стека

0
+0
Войти
Зарегистрироваться

Электротехника Stack Exchange — это сайт вопросов и ответов для специалистов в области электроники и электротехники, студентов и энтузиастов.Регистрация занимает всего минуту.

Зарегистрируйтесь, чтобы присоединиться к этому сообществу

Любой может задать вопрос

Любой может ответить

Лучшие ответы голосуются и поднимаются на вершину

спросил 1 год, 3 месяца назад

Просмотрено 104 раза

\$\начало группы\$

Я разрабатываю простое приложение для управления напряжением 230 В переменного тока типа вкл/выкл с нагрузкой менее 2 А.Я ежедневно использую реле, управляемые микроконтроллерами, в других моих проектах, но из-за нехватки места я думаю об использовании симистора в этом проекте. Я выбрал BT134-600E, меня беспокоит продолжительность жизни схемы. Я ожидаю 5 лет средней продолжительности жизни при 8-10 часах работы в день. Кто-нибудь может подсказать, какие меры предосторожности мне нужно предпринять, чтобы симистор прослужил не менее 5 лет? Также приветствуются другие предложения.

спросил дек 14, 2020 в 12:57

\$\конечная группа\$ 1 \$\начало группы\$

Я ежедневно использую реле, управляемые микроконтроллерами, в других своих проектах, но из-за нехватки места я подумываю использовать симистор в этом проекте.

Если вы ограничены в пространстве, я советую вам использовать обычное реле (электромагнитное), а не одно с симистором, потому что в последнем случае вам придется использовать оптопару для гальванической развязки + цепь демпфера для симистора + демпфер для оптопары, как рекомендуется в техпаспорте на стр. 4.

Я ожидаю, что средний ожидаемый срок службы составит 5 лет при 8-10 часах работы в день

Я не могу сказать точное время жизни твердотельного реле (с симистором), но точно больше, чем у электромагнитного реле.Так что, может быть, вам не нужно беспокоиться об этом.

ответ дан 14 дек. 2020 в 13:26

\$\конечная группа\$ \$\начало группы\$

Реле дает гальваническую развязку, симистор нет. Используйте твердотельное реле. Срок службы реле ЭМ измеряется в оборотах включения-выключения.Симистор зависит от качества.

ответ дан 14 дек. 2020 в 13:16

пользователь263983пользователь263983

1,27011 золотой знак33 серебряных знака77 бронзовых знаков

\$\конечная группа\$ \$\начало группы\$

Реле с известной нагрузкой и напряжением выдержит довольно предсказуемое количество срабатываний.

Симистор может мгновенно выйти из строя из-за переходного процесса или продолжать работать десятилетиями. Чтобы продлить срок службы, постарайтесь свести к минимуму скачки температуры на кристалле, купите максимально возможное напряжение и защитите его с помощью MOV или подобного устройства.

Также имейте в виду, что симисторы обычно выходят из строя во включенном состоянии.

ответ дан 14 дек. 2020 в 13:22

Spehro PefhanySpehro Pefhany

323k1313 золотых знаков283283 серебряных знака693693 бронзовых знака

\$\конечная группа\$

Не тот ответ, который вы ищете? Просмотрите другие вопросы с метками симистор управления переменным током или задайте свой вопрос.

Электротехника Stack Exchange лучше всего работает с включенным JavaScript

Ваша конфиденциальность

Нажимая «Принять все файлы cookie», вы соглашаетесь с тем, что Stack Exchange может хранить файлы cookie на вашем устройстве и раскрывать информацию в соответствии с нашей Политикой использования файлов cookie.

Принять все файлы cookie Настроить параметры

Компоненты

— симистор против реле

Тиристоры (симисторы и их однонаправленные родственники, SCR) являются полупроводниковыми устройствами, тогда как реле являются электромеханическими устройствами.Триаки могут переключать как переменный, так и постоянный ток, но, как сказал XTL, они не остановят ток, если ток между MT1 и MT2 не упадет ниже порогового уровня, или если вы принудительно отключите устройство.

(примечание: я провел 13 лет в области управления промышленными двигателями, мы разработали оборудование, которое переключалось на многие тысячи ампер и многие тысячи вольт через тиристоры.)

Реле — довольно простые в использовании устройства; вы подаете питание на катушку и контакты замыкаются. Вы обесточиваете катушку и контакты размыкаются.Простой транзистор может управлять им, но вам понадобится некоторое демпфирование (минимум диод с обратным смещением на катушке реле), чтобы предотвратить выход вашего транзистора из строя из-за индуктивной отдачи. Ваш управляющий сигнал и ваш управляемый сигнал полностью изолированы друг от друга.

Релейные контакты не являются непобедимыми; если вы разомкнете контакты под нагрузкой, вы можете заставить их «замерзнуть» (то есть они не разомкнутся). Кроме того, если вы используете реле, рассчитанное на мощность, и пытаетесь переключать слабые сигналы, контакты могут в конечном итоге загрязниться, и вы не получите хорошего соединения между контактами.

Триаки, будучи полупроводниковыми, в основном бесшумны. Если вы не используете импульсный трансформатор или оптоизолятор, ваша цепь управления будет находиться на потенциале вашей управляемой цепи (обычно это нейтраль для ваших цепей 120/220 В). Тиристоры можно использовать для управления фазой нагрузки, что означает, что вы можете приглушать свет или (грубо) контролировать скорость двигателя переменного тока. С реле это практически невозможно. Вы также можете делать изящные трюки, например, разрешать только «x» полных циклов, чтобы сделать менее «шумный» контроль фазы.SCR также хороши для сброса всей энергии конденсатора в нагрузку (вспышка или рельсотрон). В некоторых источниках питания тиристоры также используются в качестве ломовых устройств; они включаются и закорачивают питание (при этом перегорает предохранитель), защищая нагрузку от перенапряжения.

Тиристоры не любят резких скачков напряжения или тока, когда они выключены; это может вызвать их случайное включение или повредить устройства. Простое демпфирование помогает контролировать эти режимы отказа.

Тиристоры

также не полностью изолируют нагрузку от источника; если вы измерите напряжение на нагрузке с выключенным тиристором, вы измерите полное напряжение. У них тиристор выключен, но выключен не означает «открыт» — это означает «высокое сопротивление». Это может вызвать проблемы с некоторыми приложениями.

Если вы переключаете сигнал переменного тока, тиристоры довольно безболезненны; они закроются вокруг следующего пересечения нуля. Если вы управляете округом Колумбия… опять же… вам есть о чем подумать.Постоянный ток также проблематичен для реле, потому что вы почти всегда будете размыкать контакты реле под нагрузкой, поэтому вы должны подобрать для этого реле.

Короче говоря: да, симисторы могут заменить реле почти во всех приложениях. Если вы не хотите возиться с демпфированием и изоляцией, вы всегда можете купить твердотельные реле; это триаки с соответствующей схемой управления, чтобы они работали почти так же, как реле.

Реле

MOSFET в качестве альтернативы реле TRIAC

Определенно возможно управлять питанием переменного тока с помощью пары встречно-параллельных МОП-транзисторов, соединенных последовательно с общим выводом источника:

^{имитация этой схемы — схема создана с помощью CircuitLab}

Нижняя часть цепи постоянного тока выше может легко управляться оптоизолятором.Однако вам нужно будет найти способ реализовать гальванически изолированный источник питания постоянного тока (изображенный в нижней части схемы выше) для управления затвором полевых МОП-транзисторов. Это может быть небольшой модуль преобразователя постоянного тока стоимостью 5 долларов.

Требуется только два полевых МОП-транзистора, и при условии, что у вас разработана гальваническая развязка, управление затвором очень просто, поскольку полевые МОП-транзисторы имеют общий вывод источника и оба включаются вместе независимо от фазы цикла переменного тока. Обнаружение фазового угла или пересечения нуля также не требуется, хотя вы можете захотеть сделать это в целях снижения нагрузки на устройство и электрических помех во время переключения.

В отличие от симисторов, полевые МОП-транзисторы можно легко подключить параллельно для более низкого сопротивления, дополнительной обработки тока и меньшего рассеивания тепла.

Оказывается, современные МОП-транзисторы также могут быть значительно эффективнее симисторов:

Типичный симистор на 650 В имеет относительно постоянное прямое падение напряжения 1,55 В. Это соответствует рассеиванию тепла 15,5 Вт при нагрузке 10 А, что требует значительного теплоотвода (или, возможно, активного охлаждения). Триаки не так просто распараллелить для лучшей производительности.

Хороший полевой МОП-транзистор на 650 В, такой как NTH027N65S3F компании ON Semiconductor, имеет типичное сопротивление в открытом состоянии 23 мОм. Так как два последовательно соединены, то общее сопротивление составляет 46 мОм, что приводит к рассеиванию тепла 4,3 Вт при нагрузке 10 А; менее 1/3 симистора. Пассивное охлаждение с относительно небольшим радиатором гораздо практичнее.

Недостатком является то, что стоимость использования полевых МОП-транзисторов примерно в 4 раза выше, чем стоимость чистого симистора. Однако управление проще, схемотехника довольно проста, а стоимость может быть сравнима с универсальным «твердотельным релейным модулем».

С любым полупроводниковым решением переменного тока я бы защитил устройство с помощью MOV и обязательно включил бы отдельный предохранитель или выключатель в целях безопасности.

Твердотельные симисторные устройства

заменяют механические реле в приложениях переключения питания

Механические реле, контакторы и переключатели управляют потоком электричества за счет механического воздействия двух проводящих элементов. Физический контакт двух проводящих элементов создает путь для электричества. Удалите этот физический контакт, и электрический путь разорвется.Таким же образом работают механические реле, контакторы и переключатели.

Далее следует понимать, что механические реле, контакторы и переключатели работают случайным образом в зависимости от переключаемого электрического сигнала. Представьте себе силовую цепь переменного тока частотой 60 Гц. Механическое реле, контактор или переключатель прерывают эту цепь случайным образом по отношению к проходящей через нее силовой волне переменного тока.

Если цепь разорвется в тот момент, когда протекание переменного тока низкое, то возникнет небольшое обратное напряжение.Однако, если цепь прерывается в тот момент, когда протекающий переменный ток высок, то возникает соответствующее высокое обратное напряжение.

Что это означает для инженера-конструктора электронных изделий? Механические цепи — это, по сути, цепи, которые прерывают поток электричества «случайным» образом — случайным, конечно, по отношению к переменному току, протекающему через эту цепь в любой конкретный момент.

В цепи с высокой индуктивностью, такой как цепь двигателя, цепь соленоида или электромагнитная цепь, обратное напряжение может стать очень высоким.Высокое напряжение может повредить и повредить механические контакты. Они также могут вызывать шум и мешать другим близлежащим чувствительным схемам.

Энергия хранится в электромагнитном поле, окружающем индуктивный контур. Запасенная энергия высока, когда соответствующий ток в этой цепи высок. При разрыве цепи протекание тока по цепи немедленно прекращается.

Когда ток прекращается, электромагнитное поле цепи схлопывается, отправляя единицу накопленной энергии обратно в провода, из которых она исходила.Если ток большой, а поле большое, то будет создаваться высокое напряжение. Механические реле, контакторы и переключатели будут демонстрировать этот тип поведения.

Твердотельные симисторные устройства могут использоваться для прерывания потока электричества синхронно с формой волны переменного тока. Симисторы представляют собой твердотельные полупроводниковые устройства с тремя выводами, которые позволяют протекать переменному току через два вывода, пока третий, триггер, находится под напряжением. Они также обладают дополнительным, очень желательным свойством, заключающимся в том, что подача электрического тока прекращается, когда ток, протекающий через устройство, равен нулю.

Это может показаться очевидным, но представьте, что через вашу индуктивную цепь протекает переменный ток. Теперь вы хотите выключить эту цепь. Вы делаете это, удаляя триггерный сигнал с вашего твердотельного триака. Устройство продолжает проводить электричество до тех пор, пока форма волны переменного тока не достигнет нуля, после чего переменный ток больше не течет, пока устройство не будет снова запущено. Действие твердотельного симисторного устройства гарантирует, что цепь разомкнута только тогда, когда фактически протекает нулевой ток.

Теперь вернемся к нашей индуктивной цепи. Твердотельный симистор гарантирует, что поток энергии в цепи прерывается только тогда, когда форма волны переменного тока достигает своего мгновенного нуля. Сохраненная энергия в электромагнитном поле цепи будет равна или близка к нулю, когда ток, протекающий через эту цепь, равен или близок к нулю.

Без энергии поля не будет ничего, что могло бы вызвать высокие напряжения, которые мы ранее наблюдали в механических системах переключения. Твердотельное симисторное устройство гарантирует, что прерывание цепи произойдет только в моменты нулевого тока, что избавляет от беспокойства по поводу высоковольтных переходных процессов при переключении.

В чем преимущество симисторного выхода перед релейным? – JanetPanic.com

В чем преимущество симисторного выхода перед релейным выходом?

Из-за отсутствия индуктивной связи симисторы можно использовать в опасных средах, особенно во взрывоопасных средах, где контакты искрового реле полностью разомкнуты. Выходы симисторов имеют гораздо более длительный срок службы, чем реле. Поскольку они сделаны из полупроводников, они могут выдерживать миллионы циклов.

Какой выход симистора?

Симисторные выходы могут использоваться во многих приложениях для включения или выключения 24 В переменного тока для внешних нагрузок, таких как приводы, реле или индикаторы. Симисторы бесшумны и не подвержены износу контактов реле. Выходы могут быть сконфигурированы как один из следующих типов: Цифровой выход.

Можно ли симистор заменить реле?

Если вы управляете DC… опять же… вам есть о чем подумать. Постоянный ток также проблематичен для реле, потому что вы почти всегда будете размыкать контакты реле под нагрузкой, поэтому вы должны подобрать для этого реле.Короче говоря: да, симисторы могут заменить реле почти во всех приложениях.

Что такое выход реле?

Релейные выходы представляют собой механические контакты, а полупроводниковые выходы могут иметь форму транзисторной или ТТЛ-логики (постоянный ток) и симистора (переменный ток). Релейные выходы обычно используются для управления током до 2 ампер или когда требуется очень низкое сопротивление. Транзисторные выходы представляют собой открытый коллектор с общим эмиттером или эмиттерный повторитель.

Когда бы вы использовали симистор?

Triacs — это электронные компоненты, которые широко используются в приложениях управления питанием переменного тока.Они могут переключать высокое напряжение и высокий уровень тока, а также обе части сигнала переменного тока. Это делает симисторные схемы идеальными для использования в различных приложениях, где требуется переключение питания.

Почему электромеханические реле более популярны, чем твердотельные реле?

Bretz: Твердотельные реле являются предпочтительным выбором для обеспечения надежности системы, поскольку они не имеют движущихся частей или контактов. Электромеханические реле создают электромагнитные помехи из-за искрения контактов и могут создавать помехи в линиях электропередач.Пабич: Основным преимуществом использования SSR является их долговечность.

Является ли симистор реле?

Симисторы

представляют собой подмножество тиристоров (аналогично реле в том, что небольшое напряжение и ток могут управлять гораздо большими напряжением и током) и относятся к кремниевым управляемым выпрямителям (SCR). Двунаправленность симисторов делает их удобными переключателями переменного тока (AC).

Что такое симисторное реле?

В чем разница между мосфетом и симистором?

1) Мосфеты сами по себе могут коммутировать только постоянный ток.Симистор может переключать постоянный и переменный ток. 2) Mosfet — это устройство, управляемое напряжением, а Triac — это устройство, управляемое током. 3) Triac является самоподдерживающимся, а Mosfet (практически) не является самоподдерживающимся.

В чем разница между транзисторным выходом и релейным выходом?

Транзисторный выход

— это полупроводниковая конфигурация, которая может работать с высокой скоростью. Реле более электромеханические, поэтому они медленные. Если вам нужно управлять большим током с помощью транзисторного выхода, вы всегда можете использовать твердотельное реле.

Что такое НЗ и НО в реле?

Нормально разомкнутые (НО) контакты соединяют цепь при срабатывании реле; цепь размыкается, когда реле неактивно. Нормально замкнутые (НЗ) контакты размыкают цепь при срабатывании реле; цепь подключена, когда реле неактивно.

В чем разница между симистором и реле?

Симисторы

имеют более короткий рабочий цикл и служат дольше, чем реле, при условии, что они не перегружены.Типичный релейный выход выдерживает от 100 000 до 500 000 циклов при номинальном токе или ниже. Если контакторы имеют защиту от перенапряжения и потребляемая мощность менее половины номинала симистора, я бы использовал симисторы для обеспечения долгосрочной надежности.

Какой ток потребляет катушка симистора?

Каждая катушка потребляет около 100 мА. Долго ли работают релейные выходы? Симисторы будут работать с более коротким рабочим циклом и прослужат дольше, чем реле, если они не перегружены. Типичный релейный выход выдерживает от 100 000 до 500 000 циклов при номинальном токе или ниже.

Как работает выходной модуль TRIAC?

Симисторный выходной модуль может управлять нагрузками переменного тока, в то время как транзисторные выходные модули могут управлять только нагрузками постоянного тока. При подаче сигнала ПЛК симистор включается и обеспечивает цепь переменного тока для нагрузки.

Может ли TRIAC включаться и выключаться на постоянном токе?

Выход симистора: Выход симистора представляет собой постоянное выходное напряжение. Это не потенциально свободный контакт. Если требуется беспотенциальный контакт, вы должны использовать релейную плату.Чтобы добавить к предыдущему плакату, симистор подходит только для переменного тока, он не выключается при постоянном токе. Спасибо за вашу ценную информацию.

Оптотриаки и твердотельные реле

Изучив этот раздел, вы должны уметь:
Опишите типичное использование оптосимисторов:
• Электрическая изоляция.
• Возможность переключения.
• Типовая конструкция.
Опишите типичные характеристики твердотельных реле:
• Электрическая изоляция.
• Переключение нагрузок переменного и постоянного тока.
• Типовые параметры.
Опишите типичные функции безопасности, используемые в твердотельных реле (ТТР):
• Защита от обратной полярности.
• Защита от перенапряжения.
• Подавление переходного напряжения.
• Цепи снаббера.
• Пересечение нулевого напряжения.
Описать Основные меры по тестированию оптопарных устройств на базе интегральных схем.
• Базовые тесты.
• Вопросы безопасности для устройств среднего и высокого напряжения.

Оптотриаки

Устройства, которые используются для управления высоковольтным/мощным оборудованием, должны иметь хорошую электрическую изоляцию между их выходом высокого напряжения и входом низкого напряжения.В таких условиях полагаться на слой оксида кремния толщиной в несколько атомов для обеспечения требуемой изоляции нецелесообразно. Когда возникают отказы (а они более вероятны в цепях большой мощности), последствия могут быть катастрофическими не только для компонентов схемы, но и для пользователей такого оборудования. Необходима физическая изоляция (это означает, что между входом и выходом вообще нет электрического соединения ). К счастью, есть доступные решения этой проблемы.Сегодня многие мощные цепи управляются низковольтными слаботочными цепями, такими как микропроцессоры, с использованием оптоэлектронных устройств, таких как опто-триаки, опто-тиристоры и твердотельные реле, для изоляции цепей малой и большой мощности.

Устройство управления должно быть способно выдерживать высокие напряжения, включая очень высокие пики напряжения, которые могут возникать в выходных цепях переменного или постоянного тока из-за противо-ЭДС от индуктивных нагрузок, и пики напряжения, которые могут случайным образом присутствовать в сети (линии) питания. поставлять.Кроме того, высокие значения импульсного тока (намного превышающие нормальный «рабочий ток»), возникающие, например, при включении таких нагрузок, как двигатели или лампы накаливания, могут потребовать, чтобы устройство управления было рассчитано на токи выброса до 40 или В 50 раз выше нормального «рабочего» тока. Выбранное устройство управления также должно обеспечивать гальваническую развязку между входной и выходной цепями. В дополнение к этим критериям цепь вокруг устройства управления также должна обеспечивать защиту от опасных ситуаций.Например, адекватные радиаторы для используемых твердотельных устройств. Также необходимы специальные очень быстродействующие предохранители или автоматические выключатели, чтобы предотвратить повреждение полупроводников из-за перегрузок по току.

Рис. 6.6.1 Оптотриак и оптотиристор

В этой группе оптопар фототриаки, фототиристоры или комбинации фотодиод/МОП-транзистор заменяют фотодиоды и фототранзисторы, описанные в Модуле 5 оптопарных устройств, а также легко доступны в виде интегральных схем (I.в) форма для коммутации относительно маломощных нагрузок переменного или постоянного тока. Твердотельные реле большой мощности (ТТР), показанные на рис. 6.6.2, используют ИС, подобные показанным на рис. 6.6.1, с дополнительной «встроенной» схемой для безопасного и надежного управления нагрузками высокого напряжения и сильного тока.

Рис. 6.6.2 Типовое твердотельное реле высокой мощности

Твердотельные реле

Opto Triacs и Opto SCR используются для переключения нагрузок переменного тока, но также доступны твердотельные реле, использующие мощные MOSFET-транзисторы, которые могут переключать переменный или постоянный ток.Твердотельные реле малой мощности, состоящие в основном из оптосимисторных схем, типа показанного на рис. 6.6.1, могут использоваться как обычные интегральные схемы, смонтированные на печатной плате. В качестве альтернативы эти маломощные оптопары могут быть заключены в изолированный корпус вместе с мощными симисторами или тринисторами и дополнительными компонентами безопасности, такими как радиаторы и компоненты подавления импульсов, в более крупных твердотельных реле (ТТР), монтируемых в стойку, всего с четырьмя или пятью винтами. клеммы для тяжелых условий эксплуатации, которые можно рассматривать как сетевые (линейные) силовые выключатели и которые могут заменить многие типы электромеханических реле.

Рис. 6.6.3 Твердотельное реле MOSFET

Одной из наиболее важных особенностей твердотельных реле является то, что оптопара обеспечивает полную электрическую изоляцию между маломощной входной цепью и мощной выходной цепью. Когда выходной переключатель «разомкнут» (т. е. полевые МОП-транзисторы выключены), твердотельное реле имеет почти бесконечное сопротивление на своих выходных клеммах и почти нулевое сопротивление в «замкнутом» состоянии (т. е. полевые МОП-транзисторы с большой проводимостью). Даже в этом случае некоторая мощность будет рассеиваться полупроводниковым переключателем, когда он находится в состоянии «включено» или «выключено» с переменным или постоянным током.По этой причине для предотвращения перегрева требуются адекватные радиаторы.

Типичная схема базового MOSFET SSR показана на рис. 6.6.3. Ток около 20 мА через светодиод достаточен для активации полевых МОП-транзисторов, которые заменяют контакты механического реле. (Инфракрасный) свет от светодиода падает на фотогальванический блок, который состоит из нескольких фотодиодов. Поскольку один фотодиод будет генерировать очень низкое напряжение, диоды в фотогальваническом блоке расположены последовательно/параллельно, чтобы обеспечить достаточное напряжение для включения МОП-транзисторов.

Рис. 6.6.4 Использование микросхемы реле MOSFET для

переключения переменного или постоянного тока

На рис. 6.6.4 представлен базовый пример MOSFET твердотельного реле, показывающий, как можно расположить выходы, чтобы твердотельное реле могло переключать нагрузки переменного или постоянного тока. Доступен ряд аналогичных твердотельных реле для удовлетворения различных требований к выходному напряжению и току переменного и постоянного тока, типичным примером является твердотельное реле PVT412 от International Rectifier (теперь часть Infineon Technologies), выпускаемое в нескольких версиях в виде 6-контактного DIL-корпуса и способное заменить однополюсное механическое реле для переключения переменного или постоянного напряжения до 400 В (пиковое) с током до 140 мА переменного тока или 210 мА постоянного тока.Доступны и другие микросхемы, которые действуют как двухполюсные, нормально замкнутые (НЗ), нормально разомкнутые (НО) и переключающие реле с широким спектром дополнительных возможностей. Твердотельные реле также производятся с различными выходными напряжениями и номинальным током, с различными типами корпусов, начиная от небольших компонентов для поверхностного монтажа и заканчивая сложными многовыводными микросхемами и крупными сильноточными образцами для монтажа в стойку в электрических шкафах управления. Дополнительную информацию о твердотельных реле можно найти, выполнив поиск твердотельных реле на веб-сайтах производителей, таких как Infineon Technologies, или у поставщиков полупроводников, таких как RS Components

Рис.6.6.5 Функции безопасности твердотельных реле

Средства безопасности SSR

ТТР

в основном состоят из оптопары, управляющей некоторым переключающим устройством большой мощности, таким как силовой симистор, МОП-транзистор или тринистор, но, поскольку их целью является переключение мощных электрических нагрузок, часто в критических ситуациях безопасности твердотельные реле производятся с широким спектром функций. , предназначенный для обеспечения безопасной и надежной работы. Некоторые из них показаны на схеме, показанной на рис. 6.6.5:

Защита от обратной полярности.Если входные клеммы подключены в неправильной полярности, диод D1 проводит и снижает напряжение на дне R1 примерно до 0,7В, тем самым спасая светодиод оптопары от повреждения. Обратите внимание, что номинальная мощность диода и токоограничивающего резистора R1 должна выдерживать ток обратной полярности при максимальном входном напряжении без повреждений, в противном случае входной предохранитель соответствующего номинала может быть вставлен между входной положительной клеммой и токоограничивающим резистором.

Защита от перегрузки по току.Твердотельные реле обычно могут работать в диапазоне входных напряжений постоянного тока, например, от 5 до 24 В. Эти более высокие напряжения могут привести к тому, что ток через светодиод оптопары превысит его требуемый максимум, в этом случае схема защиты от перегрузки по току срабатывает для поддержания подходящего уровня тока через светодиод. R2 — низкоомный резистор для измерения тока; это значение выбрано таким образом, чтобы при нормальных условиях работы Tr1 смещался чуть ниже порога отсечки, но если ток через входной светодиод оптопары увеличивается из-за чрезмерного входного напряжения, дополнительный ток через R2 заставит Tr1 проводить, отклоняя некоторая часть тока светодиода через Tr1 снижает напряжение на дне резистора R1 и ток через светодиод до безопасного уровня.

Рис. 6.6.6 Подавление переходного напряжения

Диод подавления переходного напряжения (TVS). ТТР, используемые в ситуациях управления, могут быть подвержены повреждениям, вызванным внезапными и кратковременными (т. Е. Переходными) скачками напряжения, которые могут быть вызваны внешними событиями, такими как импульсы противо-ЭДС при переключении индуктивных нагрузок; также удаленные грозовые разряды и другие электромагнитные или электростатические разряды представляют собой явления высокого риска для полупроводниковых устройств. Такие всплески напряжения могут быть очень короткими по продолжительности, но могут достигать сотен или тысяч вольт по амплитуде, и хотя создаваемый ими ток может быть очень мал, напряжение, вызванное такими напряжениями, может привести к полному выходу из строя полупроводниковых устройств, используемых в твердотельных реле.Одним из способов уменьшить эти опасные события является использование диода для подавления переходных напряжений (TVS), подключенного параллельно с чувствительными устройствами, такими как оптопара, как показано на рис. 6.6.5.

На рис. 6.6.6 показано действие TVS-диода, а также синусоидальный выходной сигнал, наложенный на характеристики TVS-диода. Двунаправленный TVS-диод работает скорее как два встречных стабилитрона, где при превышении определенного обратного напряжения происходит пробой тока, и диод сильно проводит.Поскольку TVS-диод в данном случае двунаправленный, пробой происходит как в прямом, так и в обратном режиме.

При использовании диод TVS должен иметь напряжение пробоя выше, чем пиковое напряжение волны переменного тока, которое составляет 1,414 x V _RMS, поэтому диод TVS с напряжением пробоя примерно в 1,5 раза больше, чем среднеквадратичное напряжение синусоидальной волны обычно используется. Всплеск напряжения, превышающий этот предел, заставляет диод сильно проводить, ограничивая его напряжение напряжением пробоя диода.Заметное различие между стабилитроном и TVS-диодом заключается в том, что TVS-диод имеет более прочную область перехода, чтобы справиться с внезапным сильным броском тока во время всплесков. Однако, как только всплеск прекращается, диод перестает проводить ток (за исключением небольшого обратного тока утечки) и больше не влияет на выходную волну, пока не возникнут дальнейшие всплески. Диоды TVS также доступны в однонаправленных типах, которые также могут использоваться на входной стороне оптопары в твердотельных реле, использующих вход постоянного тока, если существует высокий риск возникновения пиков.Однако, поскольку вход постоянного тока обычно питается от сглаженного источника питания постоянного тока, обычно ожидается, что это минимизирует риск, поэтому использование TVS-диодов на входных компонентах редко считается необходимым.

Рис. 6.6.7 Цепи демпфера RC

Цепи демпфера RC. Эти схемы обеспечивают метод уменьшения разрушительного воздействия скачков напряжения в сети переменного тока или очень больших и быстрых изменений напряжения, которые могут возникнуть при включении или выключении индуктивной нагрузки (коммутируемой).В более старых типах симисторов или тринисторов эта RC-цепочка (R5 и C1) подключается через выходной симистор или тринистор, как показано на рис. 6.6.5 и рис. 6.6.7. Его эффект заключается в замедлении быстрого увеличения или уменьшения напряжения во время пика. Использование демпферной цепи также может уменьшить радиопомехи, вызванные переключением симистора или тиристора. Выбрав подходящую постоянную времени для R5/C1, конденсатор не успеет зарядиться по мере роста пикового напряжения, прежде чем напряжение снова снизится и разрядит конденсатор.Таким образом снижается амплитуда любых быстрых всплесков напряжения. Типичные значения R составляют от 39 до 100 Ом для R5 и от 22 до 47 нФ для C1. Конденсатор также должен быть импульсного типа с очень высоким максимальным рабочим напряжением, намного превышающим пиковое значение выходной волны, чтобы учесть дополнительную нагрузку, вызванную любыми скачками напряжения. Однако проектирование демпфирующих цепей является более сложным, чем простой выбор типичных значений R и C, и должно учитывать ряд факторов, которые будут уникальными для схемы или компонента, защищаемого снаббером, и для нагрузок, которые цепь может управлять. .

HIQUEL (High Quality Electronics) предоставляет полезные указания по применению конструкции демпфера и калькулятора компонентов.

Генераторы

В качестве альтернативы доступны современные симисторы, которые также могут называться «Альтернисторы» или «Симисторы-альтернистор», которые гораздо менее подвержены повреждениям или случайным ложным срабатываниям, вызванным быстрыми переходными напряжениями. У нескольких производителей полупроводников есть свои собственные линейки устройств, например серия «Snubberless _TM» от ST Microelectronics или серия «Hi-Com _TM» от WeEn Semiconductors, которые способны выдерживать скачки напряжения, а также быстрые События dV/dt, возникающие при коммутации (отключении) с индуктивными нагрузками.Внутренняя конструкция этих симисторов отличается от оригинальных типов, благодаря чему они намного лучше справляются с быстрыми изменениями высокого напряжения, которые могут произойти при отключении индуктивных нагрузок из-за разности фаз между током и напряжением в катушках индуктивности. В этом случае возможно, что при отключении симистора при переходе сетевого (линейного) тока через ноль вольт сетевое напряжение на симисторе может быть максимальным. Хотя такие события в оригинальных конструкциях симисторов могли вызвать проблемы с неконтролируемым повторным срабатыванием, в современных конструкциях это значительно уменьшилось.

Рис. 6.6.8 Действие SSR при пересечении нуля

Пересечение нулевого напряжения. Некоторые твердотельные реле включают схемы «пересечения нуля» или «синхронного переключения», которые уменьшают возможность введения быстро меняющихся «пиков» в сеть (линию) питания, гарантируя, что их выход будет включаться только тогда, когда цикл сетевого напряжения проходит через ноль вольт. . Как показано на рис. 6.6.8, если управляющее напряжение запрашивает включение в тот момент цикла напряжения, когда напряжение переменного тока не достигает 0 В, действие переключения откладывается до тех пор, пока напряжение не пересечет 0 В в конце текущего полугодия. цикл.Однако схема пересечения нулевого напряжения не играет никакой роли в отключении выхода; это контролируется действием симистора или тиристора, который после включения отключается только тогда, когда выходной ток нагрузки падает ниже указанного тока удержания симистора или тиристора, что он будет делать, когда форма волны тока проходит через ноль.

Приведенное выше описание функций безопасности предназначено для ознакомления пользователей SSR с некоторыми необходимыми ограничениями безопасности при выборе правильного SSR для любой конкретной операции.Однако этот список не предлагается в качестве исчерпывающего руководства, важность или неважность любого из этих факторов будет во многом зависеть от предполагаемого использования SSR. Поэтому рекомендуется, особенно при рассмотрении безопасной эксплуатации цепей, получить консультацию, относящуюся к предполагаемому проекту, многие производители или национальные и международные агентства по безопасности могут легко дать квалифицированный совет о пригодности твердотельных реле для конкретных целей. Вам также предлагается продолжить изучение, следуя некоторым из рекомендуемых ссылок в нижней части этой страницы.

Твердотельное и механическое переключение по сравнению с

Твердотельные реле

(SSR) имеют ряд преимуществ по сравнению с электромеханическими реле, некоторые из которых являются очевидными преимуществами, а некоторые могут быть оспорены сторонниками (и производителями) электромеханических реле. Однако какой тип реле лучше для конкретного приложения, зависит больше от приложения, а не от типа реле. Поэтому это следует тщательно учитывать при чтении следующих списков.

Преимущества твердотельных реле по сравнению с электромеханическими реле.

Поскольку твердотельные реле не имеют индуктивных катушек или подвижных контактов, они не создают электромагнитных помех.
не вызывают потенциально опасного искрения.
работают бесшумно.
не подвержены механическому износу, поэтому потенциально могут выполнять гораздо больше операций переключения, чем электромеханические реле (однако любой тип может быть разработан для выполнения большего количества операций, чем требуется в течение срока службы оборудования, в котором они используются).
не страдают от дребезга контактов.
имеют более быстрое время переключения, чем электромеханические реле.
Для переключения переменного тока доступны твердотельные реле с переходом через нуль, которые включаются только в момент или близко к тому моменту, когда форма сигнала переменного тока проходит через нулевое напряжение, что снижает вероятность возникновения всплесков напряжения, которые возникают, если цепь включается при напряжении переменного тока. по максимуму.
могут быть физически меньше электромеханических реле сопоставимых типов.

Недостатки твердотельных реле по сравнению с электромеханическими реле.

Когда твердотельные реле включены, между выходными клеммами возникает измеряемое сопротивление, поэтому твердотельные реле выделяют некоторое количество тепла, а также падение напряжения во включенном состоянии.
Когда твердотельные реле находятся в выключенном состоянии, на выходе все еще протекает небольшой обратный ток утечки. Таким образом, в отличие от электромеханических реле, твердотельные реле не являются полностью «включенными» или «выключенными». Поэтому они могут быть запрещены к использованию в соответствии с некоторыми правилами техники безопасности.
Поскольку SSR могут включаться очень быстро (в миллисекундах), случайные выбросы помех в их входных цепях или внезапные быстрые изменения напряжения на их выходах могут вызвать нежелательное переключение некоторых SCR или симисторов.
Отказ твердотельного реле обычно вызывает короткое замыкание (включение), тогда как отказ электромеханического реле обычно вызывает размыкание цепи (отключение). Из-за этого использование твердотельных реле может вызвать некоторые опасения в критических с точки зрения безопасности системах.

Дополнительная информация

Твердотельные реле против электромеханических реле — Замечания по применению Твердотельные реле Patronize USA

Как правильно выбрать реле — National Instruments

Технические советы по реле-Crydom Inc.

Твердотельные реле

—//w3c//dtd html 4.0 transitional//en»>

Твердотельные реле

Эллиот Саунд Продактс

Твердотельные реле и способы их изготовления и использования

Вершина

Основной индекс Указатель статей

Содержимое

Введение

Многие заставят вас поверить, что электромеханические реле (ЭМР) устарели и больше не являются допустимым выбором конструкции.Другие с радостью порекомендуют вам его использовать, даже если очевидно, что он выйдет из строя из-за продолжительного искрения. Есть бесчисленное множество мест, где просто нет смысла даже рассматривать что-либо еще, и другие, где ЭМИ даже не следует рассматривать. Хотя можно простить мысль о том, что должен быть лучший способ включать и выключать вещи, во многих случаях ЭМИ является самым простым, дешевым и самым надежным способом сделать это. Будучи электромеханическими устройствами, электромагнит используется для притяжения подвижного куска стали (якоря), который активирует один или несколько наборов контактов.Реле в том виде, в каком мы его знаем, было изобретено Джозефом Генри в 1835 году. С тех пор оно постоянно используется, и, вероятно, оно будет с нами еще много десятилетий.

Есть места, где ЭМИ не подходят, особенно при переключении высоковольтного постоянного тока при любом токе выше пары сотен миллиампер. В некоторых промышленных процессах используется легковоспламеняющаяся атмосфера (из-за газа или мелких взвешенных частиц), где дуга от ЭМИ может вызвать взрыв. Существуют полностью герметичные типы именно для этого типа использования, но, как и все дуговые контакты, они со временем изнашиваются.При каждом дуговом разряде контактов небольшое количество материала переходит от одного контакта к другому, что в конечном итоге может привести к отказу.

Изредка на сайтах форумов можно встретить сообщения, которые пытаются убедить незадачливого вопрошающего, что размыкание 96В на 20А и выше можно сделать с помощью обычного реле (ЭМИ). Сразу видно, что придурок, утверждающий, что никогда не пробовал , и должен был держать свои «идеи» при себе. Да, можно достать специализированные реле, которые могут сделать и , но они (по определению) не только специализированные, но и очень дорогие.Единственный вариант для строителей-любителей или конструкторов-любителей — использовать тщательно подобранный SSR. Должен быть также включен предохранительный выключатель соответствующего номинала (и предназначенный для этой цели).

Для каждой сложной проблемы есть ответ, который ясен, прост и неверен. Х. Л. Менкен

Недостаток понимания может легко привести к катастрофическим (и очень опасным) сбоям, и здесь нет простых ответов (см. выше). Надеюсь, это поможет объяснить, почему я вдаюсь в такие подробности — невозможно объяснить сложные проблемы простыми ответами.На сайте ESP есть и другие статьи, в которых подробно рассказывается об EMR, в том числе о более сложных приложениях …

Реле, выбор и использование (часть 1) Реле
(часть 2), схемы защиты контактов
Гибридные реле с использованием полевых МОП-транзисторов, симисторов и тиристоров
Предотвращение и смягчение контактной дуги

В этой статье рассматриваются только «твердотельные» реле (ТТР), а существует несколько различных типов ТТР. Некоторые подходят для использования в аудио схемах, но большинство нет. Некоторые даже не следует использовать для включения трансформаторов (как объяснено ниже), хотя их характеристики могут навести вас на мысль, что они идеальны.

Существует множество неправильных представлений о пригодности (или непригодности) различных схем коммутации. Многие из них связаны с отсутствием понимания, особенно с трансформаторами. Цель этой статьи — предоставить сведения о различных типах SSR и о том, где их лучше всего использовать. Довольно легко описать каждый тип реле, потому что существует ограниченное количество коммутационных устройств, подходящих для этой задачи.

На многих веб-сайтах обсуждаются твердотельные реле, но здесь цель состоит не только в том, чтобы предоставить учебник для начинающих, но и в том, чтобы заглянуть глубже, чем где-либо еще.Есть много ловушек, которых необходимо избегать, чтобы обеспечить надежное переключение, и, как и во всех полупроводниках, тепло является врагом и должно быть устранено. Есть места, где SSR используются там, где можно было бы ожидать, что они будут работать вечно, но это не так. Поскольку электронные устройства обычно очень надежны, нам нужно изучить, что может пойти не так, и научиться определять SSR для того, что нам нужно делать.

На рынке представлены тысячи различных SSR. Они варьируются от миниатюрных типов монтажа на печатных платах, предназначенных для коммутации слабого сигнала или другого низкого напряжения, до больших модульных типов, которые используются для запуска электродвигателей и других сильноточных нагрузок.Вот некоторые из важных параметров …

Изоляция между цепью активатора и коммутационными устройствами позволяет низковольтным цепям безопасно управлять сетевым питанием
Твердотельные реле легко управляются микроконтроллерами, и в качестве «вспомогательных» компонентов в большинстве случаев требуются транзистор и пара резисторов.
Небольшой ток управления может управлять гораздо большим током через переключающие устройства
Существует ТТР, предназначенный для большинства (но далеко не всех) нужд в области электротехники или электронной техники.
ТТР (обычно) очень надежны при условии надлежащего управления температурой

Микроконтроллеру очень легко активировать маленькое твердотельное реле, которое можно использовать для активации большего (электромеханического) реле, которое, в свою очередь, активирует контактор для питания большого двигателя в промышленном процессе.Это можно рассматривать как грубую форму усиления, когда очень маленький ток (обычно достаточно 10 мА) может в конечном итоге привести к запуску или останову огромной машины или целой производственной линии.

1 — Основы SSR

Многие твердотельные реле активируются оптроном. Свет (обычно от инфракрасного светодиода) падает на фототранзистор, фотодиод, фотогальванический элемент или фототриак (или иногда на LDR — светозависимый резистор). Все эти устройства «выключены» в темноте, поэтому ток не течет.При освещении они либо переходят в состояние с низким сопротивлением, либо становятся «активными» и пропускают ток к переключающему устройству (устройствам). Существует несколько возможностей переключения, и выбор зависит от того, чего вы хотите достичь. Наиболее распространены …

SCR (кремниевый выпрямитель) — он же тиристор (только для переменного тока)
TRIAC — двунаправленный тиристор (только для переменного тока)
MOSFET — полевой транзистор на основе оксида металла и полупроводника (переменного или постоянного тока, включая звук) IGBT — биполярный транзистор с изолированным затвором (переменного или постоянного тока)

Помимо EMR, SSR на полевых МОП-транзисторах являются единственными, которые можно использовать со звуком.Все остальные перечисленные устройства вызывают грубых искажений , которые ухудшаются по мере снижения уровня. МОП-транзисторы имеют довольно линейную омическую область (R _DS-on), вносящую некоторые искажения, но при правильно подобранных устройствах они будут минимальными. Поддержание R _DS-on на как можно более низком уровне означает, что любые искажения сведены к минимуму.

Существуют также гибридные реле, сочетающие в себе лучшее из обоих миров. Например, реле защиты громкоговорителей почти всегда представляют собой ЭМИ, но они выйдут из строя, если напряжение постоянного тока превысит 35 В или около того.Это решается путем использования гибрида, имеющего EMR для передачи тока сигнала и SSR для отключения постоянного тока неисправности. Этот подход описан в разделе «Гибридные реле с использованием MOSFET, TRIAC и SCR», но подходящими кандидатами являются только MOSFET.

(Относительно) недавней разработкой является изолированная микросхема драйвера полевого МОП-транзистора Si8751/2. Это гораздо лучший вариант, чем фотогальванические соединители, потому что они по своей природе очень медленные из-за ограниченного тока, обеспечиваемого фотогальваническими элементами.Это устройство подробно обсуждается в статье Project 198 MOSFET Relay.

Большинство силовых твердотельных реле (т. е. предназначенных для коммутации сети переменного тока) используют симисторы или тринисторы в качестве коммутационного устройства и оптопару, такую как MOC3052 (или более ранний MOC3022), для включения основного коммутационного устройства (устройств). Эти микросхемы существуют очень давно и являются основой коммерческих диммеров света почти столько, сколько я себя помню. Хотя эти устройства невероятно распространены, они не лишены недостатков (хорошо, в некоторых случаях они представляют собой настоящую проблему).MOC3052 — гораздо лучший выбор в новой конструкции, поскольку они более устойчивы к спонтанной проводимости.

Также доступно аналогичное устройство (например, MOC3042), имеющее встроенную логику, которая предотвращает включение опто-TRIAC, за исключением случаев, когда напряжение питания близко к нулю. Они известны как типы с «пересечением нуля», и, хотя они подходят для резистивных нагрузок, они не могут использоваться для диммеров и никогда не должны использоваться для подачи питания на трансформаторы. Пусковой ток трансформатора максимален, когда он включен при нулевом напряжении (или близком к нему) (формы сигналов, подтверждающие это, см. в серии статей «Трансформаторы»).Хотя многие люди думают, что переключение при нулевом напряжении лучше всего подходит для трансформаторов или двигателей, они ошибаются. Минимальный пусковой ток равен , всегда достигается при подаче питания на пик формы сигнала напряжения.

Несмотря на то, что симисторы удобны, если вам требуется коммутация больших токов, следует использовать тринисторы. Они доступны со значительно более высокими токами (и напряжениями), чем симисторы, но, конечно, вы должны установить два устройства, а также несколько вспомогательных компонентов.И симисторы, и тиристоры имеют прямое напряжение в диапазоне 1–2 В, поэтому они рассеивают 1–2 Вт/ампер тока нагрузки. Это может показаться не таким уж большим, пока вам не нужно будет переключать 20 А, поэтому рассеивание составляет не менее 20 Вт для TRIAC (или 2 × 10 Вт для SCR). Вы можете купить целые модули (некоторые довольно дешево), и у них есть одна общая характеристика — у них есть металлическая опорная пластина, предназначенная для установки на радиатор.

Действительно, это главный недостаток SSR в целом. Контакты (и внутренняя структура) ЭМИ на 20 А, вероятно, будут иметь сопротивление менее 10 мОм, а вся структура будет рассеивать около 4 Вт при номинальном токе.Это не требует охлаждения, так как сама конструкция сможет рассеивать выделяемое тепло. Большинство твердотельных реле будут рассеивать не менее 20 Вт при тех же условиях, а поскольку переключение осуществляется полупроводниками, температура их переходов должна поддерживаться ниже максимально допустимой (как описано в техническом описании).

Тем не менее твердотельные реле имеют явные преимущества во многих приложениях, и комбинация этих двух технологий (гибридное реле) может быть лучшим выбором для минимизации требований к радиатору, отсутствия дугового разряда и поддержания очень низкого электрического шума.Дуги очень шумные с точки зрения электричества — они использовались как первая форма радиочастотной передачи. Гибридное реле является более сложным, и во многих случаях дополнительные затраты (и занимаемое пространство) могут быть неоправданными.

2 — ЭМИ Против. ССР; Преимущества и недостатки
У любой технологии есть свои преимущества и недостатки. Это особенно верно в тех случаях, когда «зрелая» технология существует так долго и остается жизнеспособной даже в условиях жесткой конкуренции.Атрибуты, показанные ниже, несколько упрощены, но они покрывают большинство различий. По конструкции ЭМИ имеют катушку, которая представляет собой индуктор. Это вызывает обратную ЭДС, когда ток катушки прерывается, а механическая инерция означает, что всегда есть задержка для включения и выключения. TRIAC и SCR SSR не выключаются, пока ток нагрузки не упадет до нуля, но могут быть активированы почти мгновенно (максимум несколько микросекунд).

Электромагнитный Твердотельный

Механические детали, подверженные износу Нет движущихся частей

Сравнительно медленный (10-20 мс) Может быть почти мгновенным

Дрожание контактов происходит при замыкании контактов Отсутствие дребезга контактов (нет контактов)

Невосприимчивость к кратковременным повреждениям/статическим разрядам Может быть повреждена переходными процессами

Очень низкое рассеивание мощности при контакте Рассеивание зависит от тока нагрузки

Мало или совсем нет тепла, радиатор не нужен Может потребоваться радиатор, если рассеиваемая мощность превышает 1 Вт

Отличная устойчивость к кратковременным перегрузкам Может быть поврежден при кратковременных перегрузках

Катушка требует значительной мощности Обычно очень низкие требования к приводу

Эрозия контактов в результате дугового разряда Дуговой разряд отсутствует, так как отсутствуют физические контакты

Даже «маленькие» реле физически велики Маленькие реле доступны в виде миниатюрных интегральных схем SMD

Не подходит для высокого напряжения/тока постоянного тока Идеально подходит для постоянного тока при любом напряжении или токе

Очень широкий диапазон, охватывающий большинство применений Ограниченный диапазон, но улучшающийся

Практически нулевой электрический шум при включении и выключении Может быть электрический шум, в зависимости от используемой технологии

Слышен шум при работе Нет слышимого шума

Недорогие и легкодоступные Обычно дороже/менее доступны

Возможно, подходит для предохранительных выключателей (см. спецификацию) Как правило, не подходит для критических с точки зрения безопасности применений

Практически нулевой ток утечки в выключенном состоянии Ток утечки всегда существует (обычно измеряется в мкА или мА)

Типы общего назначения могут использоваться (почти) где угодно Требуют выбора по назначению (например,грамм. AC, DC, аудио)

Поскольку твердотельное реле не имеет движущихся частей, механический износ невозможен. Теоретическая жизнь бесконечна, но этого нельзя достичь по достаточно очевидным причинам. Однако они также чувствительны к теплу, и для поддержания температуры перехода ниже максимально допустимой (обычно около 150°C) необходимо обеспечить охлаждение. Потребность в радиаторе возникает гораздо раньше, чем ожидалось — корпусу, находящемуся на открытом воздухе, трудно рассеивать мощность свыше 1 Вт, особенно если он заключен в корпус с небольшим воздушным потоком.ЭМИ обычно имеют гораздо меньшие внутренние потери в контактах и внутренней структуре, и охлаждение не требуется для любого примера, с которым вы, вероятно, столкнетесь. У некоторых и есть вентиляционные отверстия, которые можно открыть после автоматической пайки и промывки, но у большинства нет.

Engineering — это поиск компромиссов для нахождения наилучшего решения с наименьшими затратами (начальными и эксплуатационными). Любой, кто завышает все параметры для повышения надежности без учета затрат, либо работает на военную/авиакосмическую организацию, либо постоянно ищет работу.DIY — это другое, но в конечном итоге бюджетное давление всегда будет налагать ограничения на то, что в конечном итоге будет использоваться. Для большинства более приземленных приложений, таких как системы плавного пуска, такие как Project 39, или системы защиты динамиков постоянным током (например, Project 33), EMR обычно является лучшим выбором (но только если напряжение питания усилителя не превышает ±35 В постоянного тока для стр. 33).

Переключение высокого напряжения (> 30 В) и сильного постоянного тока гарантированно вызовет дугу, которая часто разрушает ЭМИ. Большинство из них создают непрерывную дугу при напряжении около 45 В, если ток превышает пару ампер.Это ситуация, когда выбора почти нет, но некоторые методы гашения дуги очень эффективны. Для твердотельных реле постоянного тока существует два основных варианта — полевые МОП-транзисторы или IGBT. Можно использовать биполярные транзисторы, но требуемый большой ток базы означает, что они, как правило, непригодны, за исключением приложений с низким током (таких как питание ИС привода для MOSFET или IGBT). Компаундные схемы Дарлингтона/Шиклаи уменьшают базовый ток возбуждения, но увеличивают напряжение насыщения (включено), тем самым увеличивая рассеиваемую мощность.Ожидайте напряжение насыщения около 0,95 В с хорошо спроектированным переключателем с тремя транзисторами (NPN, PNP, NPN) (достаточно близко 1 Вт / А, если включены драйверы). Они не подходят для переменного тока без искажений и редко встречаются с тех пор, как появились полевые МОП-транзисторы.

Твердотельные реле на основе TRIAC и SCR не подходят для использования с электронными нагрузками, включая освещение, такое как как компактные люминесцентные и самые ранние светодиодные лампы. В некоторых случаях может показаться, что работает как , но если изучить форму сигнала сетевого тока, вы можете увидеть всплески тока в несколько ампер. происходит каждый полупериод — для одной лампы! Это (не может — будет ) в конечном итоге приведет к выходу из строя лампы, твердотельного реле или того и другого.Электронные нагрузки должны быть только или . переключаться с помощью электромеханических или MOSFET-реле, и должны быть тщательно протестированы как полная установка и проверены, чтобы гарантировать, что работа безопасна как для реле, так и для нагрузки.

Вышеприведенное предупреждение нельзя игнорировать. Использование электронных нагрузок и обычных диммеров TRIAC было проблемой с момента появления компактных люминесцентных ламп и остается со светодиодными лампами, в которых также используется импульсный источник питания (электронная нагрузка).Во многих новых лампах эта проблема до некоторой степени решена, но для достижения оптимальных характеристик следует использовать 3-проводной диммер с задним фронтом. См. Проект 157, 3-проводной диммер с задней кромкой для получения подробной информации о диммере, который работает с любой диммируемой лампой (включая лампы накаливания).

Трансформатор, за которым следуют мостовой выпрямитель и фильтрующие конденсаторы, отличаются друг от друга, и можно использовать симистор , обычно , потому что ток намагничивания будет больше, чем ток фиксации или удержания.Подробнее об этих параметрах см. в разделе, посвященном твердотельным реле TRIAC. Если вы планируете использовать TRIAC с трансформатором, вы должны тщательно протестировать его перед использованием, чтобы убедиться, что он работает корректно. Тороидальные трансформаторы имеют меньший ток намагничивания, чем типы E-I, что делает испытания еще более важными.
ЭМИ
обеспечивают полную изоляцию сигнала (включая сеть) с токами утечки, которые возникают исключительно из-за используемых изоляционных материалов. Даже при напряжении сети 230 В можно ожидать, что утечка будет составлять не более нескольких наноампер.SSR (все они) имеют некоторую утечку и не могут полностью изолировать. Хотя ток утечки вряд ли будет опасным, не стоит рисковать, так как любой полупроводник может выйти из строя, если/когда он выйдет из строя. Контакты реле также могут залипать, поэтому никогда не работайте с какими-либо схемами, питающимися от сети, если они не изолированы от сети — либо путем отключения от сети, либо (если вы должны работать с под напряжением) изолирующим трансформатором. Конечно, вы все равно можете умереть, поэтому только квалифицированные специалисты должны работать с или на работающей сети!

3 — Реле МОП-транзистора
Одним из преимуществ реле MOSFET, в частности, является то, что они могут использоваться со звуком с очень небольшим добавленным искажением (обычно ниже слышимости).Ни одно из других полупроводниковых коммутационных устройств не может этого сделать. Существуют полевые МОП-транзисторы с таким низким сопротивлением (R _DS-on), что они будут рассеивать очень небольшую мощность даже при большом токе. Если вы стремитесь к устройству с 10 мОм R _DS-на, каждый полевой МОП-транзистор будет рассеивать только 1 Вт при среднем токе 10 А, что эквивалентно 400 Вт на нагрузке 4 Ом (типичная пиковая мощность будет более 2,4 кВт!).

Помимо краткого описания здесь, я не буду вдаваться в подробности о реле MOSFET, потому что эта тема подробно освещена в статье Твердотельные реле MOSFET и проект 198.Схема P198 должна быть особенно привлекательной, потому что все было оптимизировано с использованием новейшей и (по крайней мере, пока) лучшей из доступных микросхем изолированного драйвера. Плата и компоненты имеют очень разумную цену, хотя конечный результат будет стоить больше, чем EMR. Тем не менее, он может работать с любым вероятным постоянным напряжением и/или током, которые могут вам понадобиться, просто выбрав оптимальные МОП-транзисторы.

Рис. 3.1. Проект ESP 198 MOSFET-реле

На фотографии показана готовая плата P198, в данном случае оснащенная полевыми МОП-транзисторами _DS-on со сверхнизким сопротивлением.Он подходит для переключения аудио высокой мощности (R _DS-on составляет около 3,6 мОм для каждого полевого МОП-транзистора), а с высоковольтными устройствами он легко справляется с переключением сети. Его можно использовать в качестве диммера лампы (передний или задний фронт) или регулятора скорости малого асинхронного двигателя (режим переднего фронта , только ). В показанном реле используется микросхема Si8752, которая действует как светодиод для схемы управления. МОП-транзисторы выбираются в соответствии с приложением — высокое напряжение (относительно) низкий ток или наоборот.Те, что показаны на рис. 3.3, приведены только в качестве примера.

Рисунок 3.2 – Схема реле MOSFET проекта 198 ESP

Единственное достоинство следующей схемы — простота, но для большинства задач она принципиально бесполезна. Питание 12 В требуется для оптопары, которая имеет максимальное номинальное напряжение коллектор-эмиттер 30 В (с открытой базой). Это означает, что вы не можете использовать основной источник питания, если он больше 30 В, но вы, , можете использовать стабилитрон для получения питания +12 В.Если вам нужно «настоящее» реле MOSFET для постоянного тока, то вам гораздо лучше использовать схему, показанную на рис. 3.1, с одним MOSFET. Конечно, он чувствителен к полярности, но ограничений по напряжению нет, и он может быть на стороне питания нагрузки, что сложнее сделать с упрощенными версиями. Есть много других возможностей, но они не являются схемами «общего назначения» и обычно встраиваются в окончательную схему.

Рисунок 3.3 – Простое реле MOSFET только постоянного тока

Преимущество использования изолятора, такого как Si8752 (или Si8751), заключается в том, что переключатель MOSFET можно использовать в любом месте схемы, при этом ограничения по напряжению, току и мощности налагаются только используемым MOSFET.Хотя рис. 3.3 действительно (вроде) квалифицируется как реле MOSFET, на самом деле это всего лишь переключатель, и для его работы требуется источник постоянного тока. Если питание +12 В плавающее (относится к источнику MOSFET), то схема может быть использована где угодно (верхняя сторона или нижняя сторона), но обеспечение дополнительного питания является дополнительным расходом и означает, что используется больше деталей. . Диод (D1) не обязателен и необходим, если нагрузка индуктивная.
Реле
MOSFET также можно включать и выключать с помощью ИС фотогальванических оптронов — светодиод светит на группу крошечных фотоэлементов, которые генерируют достаточное напряжение для включения MOSFET (ов).К сожалению, они находятся где-то между медленными и невероятно медленными , в зависимости от емкости MOSFET. Медленное переключение означает большие потери в течение периода переключения. У некоторых есть схема, обеспечивающая быстрое выключение, но вы ничего не можете сделать, чтобы заставить их быстро включаться (кроме использования нескольких параллельно). Типичный выходной ток составляет всего около 50 мкА, поэтому с парой полевых МОП-транзисторов для их включения может потребоваться до 5 мс, поскольку емкость затвора должна быть заряжена до порогового напряжения, прежде чем произойдет что-либо полезное.Это может быть достаточно быстро для некоторых приложений. но это слишком медленно для других.

Примером фотогальванической оптопары является Toshiba TLP591B, но есть и много других. У всех одинаковые ограничения, и они недешевы (около 5 австралийских долларов каждый). Иногда можно использовать небольшой импульсный источник питания для обеспечения питания, которым затем можно управлять с помощью стандартной фототранзисторной оптронной пары, но это дорого и громоздко. Если вам нужно полностью изолированное реле MOSFET, трудно найти что-то, что превзойдет схему Project 198.Его можно использовать с переменным или постоянным током, как показано, но для постоянного тока требуется только один полевой МОП-транзистор (другое положение закорочено между стоком и истоком).

Рис. 3.4. Реле фотогальванического МОП-транзистора
Фотоэлектрические оптопары
довольно распространены, но полевые МОП-транзисторы с высокой емкостью затвор-исток означают более длительное время включения, и это может быть ограничением во многих приложениях. VOM1271 имеет внутреннюю схему «выключения», так что, по крайней мере, рассеяние сводится к минимуму при выключении твердотельного реле. Выходное напряжение VOM1271 составляет всего 8 В.9 В с током светодиода 30 мА, с током короткого замыкания 47 мкА. Для пары МОП-транзисторов с общей входной емкостью 8,4 нФ (пара МОП-транзисторов IRFP460, как показано) может потребоваться до 6 мс для достижения полной проводимости, в зависимости от тока нагрузки и напряжения питания. Общая входная емкость равна емкости затвор-исток плюс емкость Миллера (сток-затвор), и последняя может создавать «интересные» эффекты.

В частности, рассеяние устройства может быть очень высоким во время критического периода включения, хотя обычно оно длится всего несколько миллисекунд.В отличие от интегральных схем Si8751/2, в них отсутствует схема фиксации Миллера, предотвращающая включение полевых МОП-транзисторов при подаче напряжения питания с быстрым временем нарастания. В статье MOSFET Relays описывается схема для создания дискретного зажима Миллера, если это окажется необходимым. В статье также показано, как сделать схему выключения, используя резистор 2,2 МОм и JFET.

Вы заметите, что стабилитрон на 12 В включен во все схемы MOSFET и IGBT . Это включено для защиты изоляции затвора, которая легко повреждается перенапряжением, каким бы оно ни было.Это дешевая страховка, и я не рекомендую исключать ее из схемы.

Вы также можете получить встроенные реле MOSFET, обычно в корпусе с шестью или восемью контактами. Примером может служить LCA110, рассчитанный на 350 В со среднеквадратичным значением до 100 мА или 200 мА постоянного тока, и существует множество подобных устройств. Этот тип ИС почти всегда использует фотогальваническую оптопару, а время включения / выключения довольно медленное — 3 мс указаны для тока светодиода 5 мА. TLP592A(F) — еще один, рассчитанный на 60 В переменного/постоянного тока и 500 мА среднеквадратичного значения или 1 А постоянного тока.Время включения указано как 2 мс (макс.), а выключение — 500 мкс (макс.). Существует множество подобных устройств, многие из которых используют схему, подобную показанной на рис. 3.4 (но обычно без схемы «выключения»). Я ожидаю, что стабилитрон включен внутри, но он не упоминается в таблицах данных.

3.1 — Перекидные или нормально закрытые твердотельные реле
Большинство SSR обычно разомкнуты и требуют сигнала для включения. Это очень отличается от EMR, которые могут обеспечивать как нормально открытый (NO), так и нормально закрытый (NC) режим, включая типы переключения.Можно использовать полевые МОП-транзисторы с режимом истощения, но они гораздо менее доступны, чем типы с режимом улучшения, и имеют ограниченный диапазон номинальных значений напряжения и тока. Большинство из них также намного дороже для аналогичных рейтингов, поэтому нормально закрытые твердотельные реле встречаются редко. Это неприятно, потому что нормально замкнутые реле используются во многих приложениях.

Эквивалентно использовать стандартный MOSFET, IGBT, SCR или TRIAC SSR, который обычно имеет питание, поэтому он включен по умолчанию. Выключить его означает снять сигнал привода.Если пара твердотельных реле используется для обеспечения функции переключения (SPDT — однополюсный, двухпозиционный на языке EMR), вы должны убедиться, что имеется встроенная задержка. Поскольку переключение может быть почти мгновенным, любое перекрытие (при частичном включении обоих реле) может привести к серьезной неисправности цепи. Это особенно верно для типов TRIAC и SCR, используемых с переменным током, потому что набор, который проводит, будет продолжать делать это, пока ток не упадет до нуля. Для этого может потребоваться задержка до 10 мс, чтобы убедиться, что проводящее твердотельное реле действительно выключено.Если вам нужна эта функция, было бы целесообразно использовать контрольную схему для блокировки непроводящего SSR до тех пор, пока другой полностью не отключит проводимость.

4 — БТИЗ реле
Хотя IGBT могут показаться идеальными для реле, они могут иметь некоторые недостатки по сравнению с MOSFET. Может показаться, что недостатком является скорость — MOSFET намного быстрее, чем IGBT, но для реле это редко является важным фактором. Одним из их преимуществ является то, что они доступны с очень высоким номинальным напряжением (до 2500 В) и часто (но не всегда) имеют более низкое падение напряжения при максимальном токе.Ниже показано несколько примеров, выбранных только для одного и того же напряжения, тока и аналогичной номинальной мощности. Каждый полевой МОП-транзистор будет рассеивать 103 Вт при токе 30 А, а IGBT — только 55,5 Вт. Однако обратите внимание, что предел рассеяния находится при 25 °C, и в техническом описании будет указан коэффициент снижения номинальных характеристик для повышенных температур. Подобно МОП-транзисторам, где повышение температуры увеличивает R _DS-on, падение напряжения на IGBT (V _CE-sat) также увеличивается с повышением температуры. Однако это проблема только при очень большом токе — при малом токе (т.грамм. 5A через IGBT на 30A) обычно остается довольно постоянным.

Технология Типовой № Номинальные характеристики Падение напряжения при 30 А Стоимость (2020)

MOSFET R6030ENZ4C13 30A, 600V, 305W 3.45V (104 Вт) AU $ 7.80

БТИЗ STGW30V60F 30 А, 600 В, 260 Вт 1.85 В (56 Вт) 6,19 австралийских долларов

Показанные выше только примеры, но вы можете получить IGBT, которые могут выдерживать переходные токи до 570 А и напряжения до 2,5 кВ (хотя и не в одном и том же устройстве!). Хотя вы увидите спецификации, которые кажутся совершенно невозможными, они почти всегда являются «краткосрочными», обычно не более 1 мс или около того. Все полупроводники в конечном итоге ограничены допустимой рассеиваемой мощностью в зависимости от температуры, и каждый раз, когда вам нужно переключать значительный ток, вам понадобится радиатор.Добавление большого алюминиевого радиатора (вероятно, с вентилятором для обеспечения наилучшего возможного охлаждения) никак не влияет на видимое уменьшение размера по сравнению с большим ЭМИ или контактором.

Рис. 4.1. Реле ESP Project 198 MOSFET с использованием БТИЗ

Доступно очень мало реле IGBT. Кажется, нет никаких причин, по которым вы не можете использовать плату Project 198 с IGBT (хотя я этого не проверял), но она не может переключать звук, а для приложений переменного тока IGBT должны иметь ‘ встречно-параллельные (иначе свободные) диоды.Некоторые делают, некоторые нет. Без них IGBT почти наверняка будут разрушены при подаче переменного тока. Хотя использование IGBT может дать некоторые преимущества для определенных приложений, большую часть времени P198 будет использовать MOSFET, как и было задумано.

Показанные IGBT (NGTB15N60S1EG) приведены только в качестве примера, в данном случае они выбраны из-за встроенного встречно-параллельного диода, а не из-за каких-либо конкретных характеристик. Печатная плата не была рассчитана на ток, который могут выдержать эти устройства (30 А), но это недорогое устройство (2,5 австралийских доллара).20 в 2020 году) и, вероятно, хорошо послужит для переключения сети. Напряжение насыщения составляет 1,75 В (типичное значение), поэтому при 10 А оно будет рассеивать 17,5 Вт (это означает, что , а не , включает диоды, поэтому общее рассеивание будет ближе к этому значению. Это ожидаемо для IGBT в целом. Обратите внимание, что TRIAC SSR будет рассеивать около 10Вт при том же токе.

То же самое, конечно, можно использовать и для постоянного тока, и нужен только один IGBT. Если используется печатная плата P198, другое положение устройства просто замыкается между коллектором и эмиттером (эквивалентно стоку и истоку для MOSFET).

5 — Реле TRIAC
TRIAC SSR (почти буквально) так же распространены, как грязь. Они существуют уже много лет и доступны в виде готовых модулей. С номинальным током от 200 мА до 70 А можно найти симистор, который удовлетворит ваши требования. Однако будьте очень осторожны при заказе модулей или микросхем драйверов, так как они бывают двух разных «разновидностей». Типы переключения при нулевом напряжении (ZVS, также известные как ZC — пересечение нуля) очень распространены, и часто номер детали не указывает, что реле использует ZV или «случайное» переключение.Несмотря на то, что вы можете подумать, трансформаторы и двигатели никогда не должны включаться с помощью реле ZVS TRIAC (или SCR). Это гарантирует максимально возможный (наихудший случай) пусковой ток … при каждом включении!

Это задокументировано (с сигналами) в статьях Transformers, и я использовал специально разработанную систему переключения, которая позволяет включать напряжение при переходе через ноль или пике сигнала переменного тока. Для обеспечения минимального пускового тока питание должно подаваться при пиковом напряжении переменного тока (номинально 325 В для сети 230 В).Было бы полезно, если бы реле TRIAC/SCR с переключением пикового напряжения были легко доступны, но, насколько я могу судить, они доступны только у специализированных промышленных поставщиков, и они очень сдержанно раскрывают подробности. Реле TRIAC с так называемым «случайным» переключением могут быть включены в любой момент в течение цикла, за исключением момента пересечения нулевого напряжения, поскольку нет доступного напряжения запуска (или тока).

Что именно является симистором? Они описываются как подмножество серии тиристорных (SCR) устройств и фактически представляют собой пару тиристоров, установленных «спина к спине» (с измененной топологией затвора).SCR является твердотельным эквивалентом оригинального газового тиратрона ^[ 1 ] (переключающий клапан). Они выглядят как вакуумные лампы (но не являются ими), потому что внутри они используют газ. Термин «тиристор» представляет собой комбинацию слов «тиратрон» и «транзистор», а тиристоры стали коммерчески доступны в 1958 году. Тиристор — это двунаправленная версия базового тиристора (название происходит от «TRI», что означает три, а AC — переменный ток). ) и может коммутировать переменный ток с помощью одного устройства (для коммутации переменного тока с помощью SCR необходимо два).SCR и TRIAC были впервые разработаны компанией General Electric ^[ 4 ] . Хотя симисторы в принципе кажутся достаточно простыми, существует множество соображений относительно их надежной работы.

Характеристика включения симистора (и тиристора) является рекуперативной — по мере потребления тока устройство включается быстрее, что приводит к очень быстрым переходам напряжения и тока. Если напряжение на устройстве высокое, скорость включения (и амплитуда гармоники) такова, что это может создать электрические помехи в диапазонах МГц, и многие схемы, использующие симисторы (например,грамм. современные диммеры) требуют радиочастотной фильтрации для снижения электрических помех. Регенерация — это еще одно слово для положительной обратной связи.

Рисунок 5.1 – Квадранты срабатывания TRIAC

Одним из менее известных аспектов TRIAC является то, что они чувствительны к полярности. Теоретически не имеет значения, является ли сигнал запуска положительным или отрицательным, независимо от полярности входящего сигнала, однако это не совсем так. На приведенном выше рисунке показаны четыре возможных квадранта для проводимости, и квадрант IV вызывает затруднения.Если основная клемма 2 (MT2) имеет отрицательную полярность, положительное напряжение затвора включит симистор, но он нечувствителен по сравнению с квадрантами I-III. Стоит отметить, что некоторые симисторы специально разработаны, чтобы исключал срабатывание Q4. Их часто называют симисторами «Snubberless ^™ », поскольку исключение запуска Q4 устраняет многие проблемы, связанные с этим режимом запуска. Вы также можете увидеть, что они упоминаются как «Альтернистор ^™» или High-Commutation (Hi-Com ^™) TRIAC, в зависимости от производителя.Квадранты I и III оптимальны, но не всегда достижимы.

Вы также увидите основные клеммы TRIAC, обозначенные как «A1» и «A2», эквивалентные MT1 и MT2 (главная клемма 1, основная клемма 2). Обозначение «А» означает «анод», что может ввести в заблуждение, поскольку спорно, являются ли эти клеммы анодами или катодами. Тем не менее, если вы видите TRIAC, обозначенный A1 и A2, они эквивалентны MT1 и MT2, а затвор обозначается A1 или MT1.

Рисунок 5.2 — Внутренняя схема и фото симисторного реле
На рис. 5.1 показан упрощенный чертеж серийного TRIAC SSR вместе с фотографией примера. Показанный вариант имеет относительно низкий ток (400 В пикового значения при максимальном токе 8 А, переключение при нулевом напряжении) и предназначен для использования с радиатором при работе с максимальным током. Фото-TRIAC является внутренним, но есть много триггерных ИС, доступных от ряда поставщиков. MOC3022 (и ему подобные), вероятно, наиболее известны, и они могут использоваться сами по себе для слаботочных приложений.Их можно использовать с током до 100 мА, но предпочтительнее меньший ток для предотвращения перегрева (50 мА при 70°C). Также доступны версии, включающие логику ZVS. Их иногда называют «ZC» и «NZC» — с пересечением нуля и без пересечения нуля.

Рисунок 5.3 – Схема TRIAC SSR

Оптопара питается от источника тока (Q1, Q2, R3), который поддерживает постоянный ток через оптрон во всем диапазоне входного напряжения (5-20 В пост. тока). Регулятор тока, который гарантирует, что оптопара получает одинаковый ток при наличии управляющего напряжения, независимо от напряжения (в разумных пределах).С R3 на 56 Ом ток составляет около 12 мА. В индикаторе нет ограничителя тока, но при желании его можно включить (или можно не включать индикатор). Регулятор тока не нужен, если управляющее напряжение фиксировано — вам нужно только использовать последовательный резистор, чтобы поддерживать ток оптопары в пределах 10-15 мА. Q1/Q2 может быть любым NPN-транзистором с малым сигналом, который у вас есть — это не критично. В худшем случае рассеяние составляет менее 170 мВт при входном напряжении 15 В. Демпфер и MOV не являются обязательными и требуются только в том случае, если у вас есть индуктивная нагрузка и/или шумная сеть.

Схема включает схему, предназначенную для работы с индуктивными нагрузками, и она была упрощена за счет использования резисторов одинакового номинала во всех местах запуска. Это может потребовать регулировки при проблемных нагрузках. В некоторых случаях это может привести к серьезным нарушениям в работе, поэтому дополнительные RC-цепи действуют как демпферы, ограничивая DV/Dt, применяемые к TRIAC, и запускают IC. Второй снаббер (C2, R7) может подвергаться чрезвычайно быстрым переходам, поэтому и резистор, и конденсатор должны быть импульсными.Пиковый ток в этой сети составляет около 1,2 А при напряжении сети 230 В, поэтому пиковое рассеивание на резисторе R7 может достигать 70 Вт. Это очень недолговечно, но вам нужно будет использовать резистор из углеродного состава . Эти резисторы предназначены для импульсных применений.
Для этого доступны выделенные сети R/C
, обеспечивающие обе части в одном компоненте. В показанном примере используется металлизированный бумажный конденсатор, и устройство может выдерживать импульсный ток 12 А. Также могут использоваться дискретные (импульсные) части.Не думайте, что вы можете использовать конденсаторы X2 или даже X1, так как они представляют собой металлизированные пленочные конденсаторы, они не рассчитаны на импульсный режим и выйдут из строя. Выживут только конденсаторы , специально разработанные для сильноточных импульсных приложений. Пиковый ток через снаббер зависит от напряжения переменного тока и места его включения, но в худшем случае он достигает нескольких ампер, что приводит к чрезвычайно высокому мгновенному рассеиванию. При напряжении сети 230 В пиковое рассеивание может составлять 120 Вт с резистором 47 Ом. Среднее рассеивание невелико — обычно несколько милливатт.Конденсатор также должен выдерживать такой же пиковый ток, поэтому будет использоваться фольга, а не металлизированная пленка.

Если кто-то собирает самодельный TRIAC SSR, который будет вести себя при любой нагрузке, я предлагаю использовать TRIAC без снаббера. Примером может служить BTA26-800CWRG, 25 А, 800 В, 3-квадрантный симистор. Конечно, есть много других, и большую часть времени вам не нужно быть придирчивым. Недостатком «стандартных» симисторов является то, что снаббер обычно необходим, если нагрузка является индуктивной.Использование MOV (металлооксидного варистора) является необязательным и в большинстве случаев необязательным.
TRIAC
(и SCR, описанные далее) имеют требования к минимальному току (так называемый «ток удержания»), ниже которого они выключаются. Это может варьироваться от нескольких миллиампер до 500 мА для сильноточных типов. Если ваша нагрузка не потребляет достаточного тока, симистор может не достичь тока фиксации и не останется включенным после окончания триггерного импульса. Любая ситуация может привести к неожиданному прекращению проводимости реле TRIAC (или SCR).Они также имеют максимальную скорость изменения напряжения (называемую DV/Dt или ΔVΔt, также известную как критическая скорость нарастания напряжения в выключенном состоянии), и если приложенное напряжение возрастает быстрее максимально допустимого, симистор будет проводить ток. Обычно параллельно с TRIAC используется демпфирующая (резисторно-конденсаторная) цепь для ограничения DV/Dt и предотвращения спонтанной проводимости. Вы также должны знать о критическом увеличении тока в открытом состоянии (DI/Dt/ ΔI/Δt). Если это превышено, TRIAC может выйти из строя из-за внутренних «горячих точек».

Рисунок 5.4 – Форма сигнала проводимости TRIAC SSR

Эти устройства по своей природе несколько электрически шумны. Пики на переднем фронте, видимые на осциллограмме, указывают на очень быстрые переходы, а это означает, что должен присутствовать высокочастотный электрический шум. Эти всплески узкие (около 100 мкс, но с 90 412 очень быстрыми переходами по мере проведения TRIAC), что обеспечивает расширение генерируемых частот до нескольких МГц. Показанная форма волны была получена от FOTEK SSR-25-DA TRIAC SSR.Это тип ZVS, рассчитанный на 25 А при напряжении до 380 В переменного тока. Форма сигнала была получена при напряжении 40 В переменного тока и нагрузке 8 Ом — 5 А RMS. Как и ожидалось, прямое напряжение составляет 1 В и очень мало меняется в зависимости от тока. Рассеяние составляет 1 Вт/А, поэтому во время моего теста он рассеивал 5 Вт.

Пики в начале каждого полупериода показывают, что должно присутствовать определенное напряжение (минимум 5 В пиковое значение), чтобы TRIAC мог зафиксироваться, в данном случае обеспечивая около 625 мА. Испытания при низком напряжении показали, что при среднеквадратичном напряжении менее 5 В Fotek SSR либо вообще не включается, либо ведет себя неправильно (половина волны).Использование его для нагрузки с низким напряжением или низким током не будет работать, и он перестал «нормально» проводить ток при токе нагрузки менее 100 мА. Это совершенно не похоже на ЭМИ, который нормально работает практически при любом напряжении или токе в пределах своих номиналов.
Симисторы
никогда не должны работать с какой-либо нагрузкой, которая потребляет меньше тока фиксации в наихудшем случае (если вы достаточно смелы, вы можете вместо этого использовать «типичное» значение). Для серии BT139 максимальное значение составляет 40 мА, но меня это не совсем устраивает.Вы намного безопаснее, если удвоите значение для наихудшего случая, особенно при сложных нагрузках (например, реактивных или электронных нагрузках). Это означает около 20 ВА при напряжении сети 230 В или 10 ВА при 120 В. Есть все шансы, что он будет работать при меньшей нагрузке, но при некоторых нагрузках проводимость может быть нестабильной.

Несмотря на эти предупреждения, большинство TRIAC SSR (или просто TRIAC) без проблем переключают силовые трансформаторы, а некоторые производители используют TRIAC, поэтому сетевой выключатель может быть слаботочного типа. Он по-прежнему должен быть рассчитан на полное сетевое напряжение, но крошечный ток затвора симистора означает, что нет необходимости в сверхмощном переключателе для включения или выключения оборудования.Это не реле (строго говоря), потому что нет изоляции, но оно все же позволяет управлять большим током с помощью гораздо меньшего тока.

Рисунок 5.5 – Пример сетевого выключателя TRIAC

В приведенном выше примере переключатель должен выдерживать только несколько миллиампер, в то время как TRIAC можно использовать для переключения очень большого силового трансформатора. Обычно для этого требуется сверхмощный переключатель, но из эстетических соображений многие дизайнеры предпочитают использовать миниатюрный переключатель. Он по-прежнему должен быть рассчитан на сетевое напряжение, но резкое снижение силы тока означает, что даже выключатель с легким режимом работы, вероятно, переживет оборудование.Для симистора может потребоваться радиатор, если потребляется постоянный большой ток (1 Вт/А типично для большинства симисторов). R2 и демпфирующая сеть являются необязательными и могут (а могут и не быть) необходимыми в проекте.

С симистором BT139F-600, как показано, все, что выше среднего тока 1 А, потребует радиатора (помните, симисторы рассеивают 1 Вт/А). Суффикс «F» означает, что это «полный пакет» (полностью изолированный) пакет, поэтому слюдяные шайбы и изолирующие втулки не нужны (и это очень плохая идея, если вы изолируете сетевое напряжение).Вы должны использовать термопасту между симистором и радиатором. Необходимо позаботиться о том, чтобы выводы TRIAC имели соответствующие пути утечки и зазоры, чтобы они не могли закоротить радиатор, которым часто будет шасси, если оно сделано из алюминия. Установка должна иметь крышку для предотвращения случайного прикосновения, а для подключения к выключателю должен использоваться сетевой кабель.

6 — Реле SCR
Во многих отношениях SCR (кремниевый управляемый выпрямитель) аналогичны типам TRIAC, и для их управления могут использоваться те же фото-TRIAC-оптопары.Есть преимущества в использовании SCR, а не TRIAC, особенно с точки зрения текущей емкости. Например, тиристор CLA50E1200HB рассчитан на 1200 В, 50 А и рассеиваемую мощность 500 Вт в знакомом пластиковом корпусе TO247. При цене менее 10 австралийских долларов за штуку (цена 2020 года) пара может выдержать огромную нагрузку. С пиковым номинальным током 650 А (10 мс) он может выдерживать гораздо больший ток, чем может обеспечить любая бытовая розетка. Ток запуска составляет 50 мА (макс.) при 25°C.

На следующем рисунке показано SSR с парой SCR.Этот рисунок очень похож на тот, что показан выше (рис. 5.3), но изменен для использования SCR. SCR SSR несколько менее восприимчив к ложной или спонтанной проводимости, поэтому нет необходимости в триггерных демпфирующих сетях. Тиристоры доступны с гораздо более высокими токами, чем симисторы (последние ограничены примерно 40 А), в то время как тиристоры могут выдерживать 2000 А и более (что несколько выходит за пределы диапазона схем DIY). Номинальные напряжения также намного выше, до 2,6 кВ — они, как правило, недоступны для самостоятельного изготовления и требуют более сложных триггерных цепей.Как и ожидалось, они здесь не рассматриваются, но это дает вам представление о доступном диапазоне.

Рисунок 6.1 — Схема SCR SSR

На приведенном выше рисунке я использовал SCR, которые немного больше соответствуют тем, которые можно было бы использовать в версии DIY. Они по-прежнему могут выдерживать среднеквадратичное значение 20 А для пары и могут обеспечивать пиковый ток 200 А в течение 10 мс. Одно из самых больших преимуществ использования SCR вместо TRIAC заключается в том, что мощность распределяется между двумя устройствами, поэтому их легче охлаждать из-за эффективного уменьшения теплового сопротивления вдвое.Регулятор тока такой же, как и на рис. 5.3. Как и в версии TRIAC, демпфер и MOV не являются обязательными и требуются только в том случае, если у вас есть индуктивная нагрузка и/или шумная сеть.

SCR имеют полупроводниковую компоновку PNPN с дополнительной легированной секцией для создания затвора. На удивление легко сделать SCR, используя пару транзисторов. Концепция показана ниже, и она работает точно так же, как «реальная вещь», за исключением того, что ток ограничен, потому что большая его часть должна проходить через базовые переходы.Время включения очень быстрое, потому что два транзистора работают в положительной обратной связи. Согласно симулятору, проводимость начинается в течение 15 нс после подачи запускающего импульса, а время нарастания тока нагрузки составляет менее 18 нс.

Рис. 6.2. Самодельный тиристор, изготовленный из двух транзисторов

Хотя эта схема непрактична для силовых цепей, стоит помнить, если вам когда-нибудь понадобится слаботочный, высокочувствительный защелкивающийся переключатель. Как и все SCR, он имеет минимальный ток удержания.В данном случае это около 65 мкА, установленное резисторами R1 и R2. Однако ожидать, что он будет работать при токе менее 5 мА, вероятно, неразумно. При любом токе от 7 мА до 50 мА напряжение на «тиристорах» остается на уровне около 800 мВ. Это зависит от используемых транзисторов (для моделирования я использовал BD139 [NPN] и BD140 [PNP]). Диод предотвращает десенсибилизацию цепи резистором «затвора» (и увеличение требуемого удерживающего тока). В отличие от «настоящего» SCR, транзисторную версию можно отключить. Доступны тиристоры GTO (затвор выключения), но для этого требуется мощный отрицательный импульс затвора.

Важно понимать, что реле SCR (наряду с симисторами) имеют некоторый ток утечки, который указан в техническом паспорте. Если параллельно реле включена демпфирующая цепь R/C, она увеличивается в зависимости от емкости и частоты. Например, конденсатор емкостью 10 нФ будет пропускать 722 мкА на частоте 50 Гц, и это может быть больше, чем вы получите из-за обратной утечки «выключено». Тиристоры серии BT152 имеют максимальную характеристику утечки 1 мА при 125°C и максимальном номинальном напряжении. Обычно это игнорируется, но это означает, что существует некоторый риск «покалывания», если вы полагаетесь на реле SCR для изоляции сетевого напряжения.Это одна из причин, по которой , а не , используют их в качестве защитного отключения.

Один тиристор также может коммутировать переменный ток, используя его между клеммами +ve и -ve мостового выпрямителя, при этом одна клемма переменного тока используется как вход, а другая как выход. Сильноточные тиристоры дешевле и имеют меньшую рассеиваемую мощность, чем сильноточные мостовые выпрямители, поэтому это бесполезный метод и здесь не показан.

7 — Пересечение нуля, случайное, пиковое переключение и импульсный привод
В приведенных выше описаниях упоминались пересечение нуля, случайное и пиковое переключение.Реле MOSFET (и IGBT) всегда являются «случайными», если не включены дополнительные схемы. Детекторы пересечения нуля подробно обсуждаются в статье AN-005 — Детекторы пересечения нуля, и аналогичные схемы включены в микросхемы драйверов ZCS TRIAC. Очевидно, что вы не можете включить TRIAC или SCR, когда напряжение равно на самом деле нулю, и большинство из них имеют пороговое значение до 35 В, прежде чем произойдет срабатывание. Это работает правильно, только когда напряжение питания переменного тока выше 30 В RMS, потому что при более низких напряжениях он может вообще не срабатывать.

Пиковое переключение несколько сложнее. Хотя, безусловно, можно зафиксировать (и удерживать) пиковое напряжение, это требует времени. Как правило, может пройти до 40 мс (два полных цикла при 50 Гц), прежде чем схема сможет определить пиковое напряжение и запустить реле. Альтернативой (и методом, который я использовал для специального тестера, который я сделал) является обнаружение пересечения нуля и ожидание 5 мс (сдвиг на 90 ° при 50 Гц, что является пиковым напряжением) перед срабатыванием реле TRIAC или SCR. Это несложно сделать, но требует дополнительных схем.Для приложений с частотой 50 Гц и 60 Гц потребуются разные единицы измерения, поэтому неудивительно, что этот метод не будет использоваться в коммерческих устройствах.

Произвольное переключение означает, что SSR включится, как только появится достаточное напряжение, чтобы вызвать срабатывание и фиксацию TRIAC или SCR. С реле MOSFET или IGBT они включаются, когда напряжение затвора превышает пороговое значение, даже при нулевом токе, поэтому задержка очень мала. Для большинства реле TRIAC/SCR со случайным переключением задержка в худшем случае в большинстве случаев будет составлять всего пару миллисекунд.

Сигнал запуска для реле TRIAC/SCR может быть непрерывным или импульсным с высокой частотой (обычно > 10 кГц). Последняя система распространена, когда запуск осуществляется с помощью импульсных трансформаторов. Этот подход здесь не рассматривается, но пример показан ниже. Импульсные трансформаторы имеют некоторые преимущества перед оптронами, поскольку они могут обеспечивать более высокий ток срабатывания и не подвержены ограничениям DV/Dt в той же степени, что и симисторы. Импульсное переключение может быть настроено на пересечение нуля, пиковое, случайное или на определенный фазовый угол (используется для диммерных цепей).Схема привода более сложна, чем с использованием оптронов.

Рисунок 7.1 – Запуск импульсного трансформатора для TRIAC SSR

Хотя этот подход выглядит идеальным, важна полярность импульса. Обратитесь к квадрантам запуска, показанным на рисунке 5.1, и очевидно, что квадранты II и III являются единственным вариантом (поскольку квадрантов IV следует избегать со многими TRIAC ^[ 5, 6 ] ). Это означает, что импульсы запуска должны быть отрицательными , хотя это спорный вопрос, когда используется трансформатор, потому что эталон постоянного тока всегда является средним значением формы волны.

Включение диодов Шоттки приводит к тому, что большая часть импульсного напряжения становится отрицательной, что позволяет выполнять запуск в квадрантах II и III. Это полностью исключает квадрант IV и обычно дает наилучшие результаты. Если частота триггерных импульсов достаточно высока, диод можно не использовать, поэтому, даже если симистор попытается (но не сможет) сработать в транзисторе Q4, до смены полярности пройдет всего несколько микросекунд, и он сработает должным образом. При использовании импульсного запуска последовательность импульсов требуется до тех пор, пока TRIAC включен.Применение только одного импульса в точке, где требуется проводимость, может привести к прерывистой работе, особенно при индуктивных нагрузках.

Наихудшая возможная неисправность возникает, когда симистор проводит только полуволну, так как это может сжечь двигатель или трансформатор. Это вовсе не редкость, особенно если дизайнер пытается выполнить запуск в квадранте IV. К сожалению, похоже, что большинство любителей (и даже патентных заявителей) не знают о «проблеме квадранта IV» с TRIAC и пытаются запускать, используя только положительные импульсы, когда отрицательные импульсы всегда работают лучше.Если вы проверите спецификации TRIAC, вы обнаружите, что квадранты I-III более чувствительны, чем квадранты IV (последний может потребовать удвоения тока запуска по сравнению с квадрантами I-III), и многие типы TRIAC вообще не допускают запуска квадрантов IV. .

Импульсный трансформатор должен быть рассчитан на напряжение изоляции, необходимое для цепи, и обычно составляет не менее 2 кВ. Они легко доступны от многих поставщиков. Демпфер не входит в комплект, но может потребоваться в зависимости от приложения.

8 — Резюме SSR
Существует огромное количество различных типов реле (EMR и SSR), не только для коммутационных устройств, но и для входных требований. Некоторые твердотельные реле предназначены исключительно для использования с переменным током, другие — исключительно с постоянным током. Небольшое количество коммерческих SSR можно использовать с переменным или постоянным током. В этом отношении они гораздо более строги, чем EMR, но они также предлагают некоторые уникальные преимущества. Излишне говорить, что они также имеют некоторые уникальные недостатки.
Твердотельные реле
могут использовать широкий спектр методов изоляции и управления, включая герконовые реле (что, строго говоря, делает их гибридными), преобразователи переменного/постоянного или постоянного/постоянного тока, трансформаторы сетевой частоты, высокочастотные импульсные трансформаторы или (чаще всего ) инфракрасный свет в корпусе ИС. Оптопары значительно превосходят другие методы для устройств средней мощности. Если контролируется значительная мощность, в схеме управления, вероятно, будет использоваться импульсный трансформатор.

Как и обычные реле, большинство твердотельных реле обеспечивают гальваническую развязку между входом и выходом, обычно рассчитанную на 2-3 кВ.Вместо использования катушки для управления реле в твердотельных реле обычно используется оптопара (заметным исключением является Si875x), поэтому активирующей средой является инфракрасный свет, а не магнитное поле. Там, где для электромеханического реле может потребоваться входная мощность до пары ватт (до 100 мВт), твердотельные реле обычно работают с мощностью всего 50 мВт, а некоторым требуется еще меньше.

Однако там, где контакты обычного реле могут рассеивать всего несколько милливатт, твердотельное реле обычно рассеивает гораздо больше, а для реле высокой мощности требуется радиатор для охлаждения электронных коммутационных устройств.Это связано с тем, что переключающий элемент является полупроводниковым устройством и, следовательно, подвержен всем ограничениям любого полупроводника. Сюда относится естественный враг всех полупроводников — тепло! Обычными коммутационными устройствами являются SCR, TRIAC, MOSFET и IGBT , и каждое из них имеет свои преимущества и ограничения.

Будьте особенно осторожны, если ваше приложение имеет высокий пусковой ток. В наихудшем случае максимальный ток должен быть в пределах номинальных значений твердотельного реле, иначе вы рискуете повредить реле.Твердотельные реле имеют ошеломляющий набор характеристик (некоторые из них более загадочны, чем другие), но всегда будет указан максимально допустимый ток (обычно как ток «неповторяющегося пикового выброса»). Обратите внимание на использование термина «неповторяющийся» — это означает, что производитель говорит, что это означает. Это может быть 20 мс (один цикл при 50 Гц), это также может означать другую указанную продолжительность (например, 1 мс), и, если вам повезет, будет график и даже некоторая информация о том, как бороться с пусковым током. Для получения дополнительной информации по этой теме, пожалуйста, прочитайте статью Inrush Current.

Переключение Используется для Комментарии

SCR ½ волны переменного тока Два обычно используются в обратной параллели для мощного двухполупериодного переменного тока

TRIAC Full Wave AC Обычно используется только для маломощных версий (например, 10 А или менее)

MOSFET AC или DC Доступны версии AC и DC, но обычно не взаимозаменяемы

IGBT AC или DC Как указано выше, но не подходит для аудио.Подходит для высокого тока/напряжения

Чтобы ознакомиться с некоторыми из многих методов, используемых для реле MOSFET, см. статью Реле MOSFET, в которой описаны различные схемы управления, которые можно использовать. Статья в первую очередь нацелена на схемы защиты громкоговорителей по постоянному току, но аналогичные методы можно использовать и в других местах. ТТР на основе МОП-транзисторов постоянного тока могут просто использовать МОП-транзистор и фотоэлектрическую оптопару. Как правило, использование предварительно упакованной версии практически не имеет преимуществ перед эквивалентом дискретного компонента, за исключением случаев, когда сертификация SSR необходима для критических с точки зрения безопасности приложений.Хотя это возможно , обычно предпочтительнее использовать ЭМИ, потому что в выключенном состоянии утечка нулевая.

Общая компоновка, показанная на схеме рис. 5.2, является общей для большинства твердотельных реле на базе SCR и TRIAC. Оптопара может быть приобретена как дискретная ИС в версиях «мгновенная/случайная» или «переход через нуль». В данном случае «мгновенный» (или NZC — без перехода через ноль) просто означает, что опто-триак сработает мгновенно при подаче постоянного тока на светодиод, независимо от переменного напряжения или полярности в этот момент времени.Версии с пересечением нуля предотвратят срабатывание, если напряжение переменного тока не находится в пределах (обычно) 30 В от нуля. Примерами являются MOC3052 (мгновенная/случайная фаза) или MOC3042 (переход через нуль). Оба рассчитаны на входной ток 10 мА.

Вам также необходимо внимательно прочитать документацию, чтобы убедиться, что ваш источник питания и нагрузка никогда не превысят ни одно из ограничений, описанных в технических описаниях. Кратковременное перенапряжение, как правило, не причинит ни малейшей боли контактам стандартного реле, и даже кратковременное превышение тока обычно не представляет проблемы.Для твердотельных реле нельзя превысить никакое предельное значение … когда-либо . Вы также должны следить за тем, чтобы напряжение и/или ток не менялись слишком быстро, потому что тиристоры и симисторы имеют определенные пределы, известные как DV/Dt (критическое изменение напряжения во времени) и DI/Dt (критическое изменение тока в зависимости от времени). время). При превышении любого из них устройство может неожиданно включиться или выйти из строя. Вы также увидите эти термины, записанные как ΔV/Δt и ΔI/Δt.

Максимальное пиковое напряжение также не может быть превышено, и горе вам, если нагрузка потребляет больше номинального пикового тока.Вы также должны использовать радиатор, если ток нагрузки в противном случае вызовет повышение температуры выше номинального максимума (типичная абсолютная максимальная температура перехода составляет 150-175°C). Недостатков много, но иногда выбора нет. Например, вы не можете использовать механическое реле в диммере с «отсечкой фазы», потому что оно не может срабатывать достаточно быстро. Вы также не можете гарантировать, что механическое реле включается при определенном фазовом угле сигнала переменного тока — например, идеальным для индуктивной нагрузки является подача питания на пике сигнала переменного тока.Это легко сделать с помощью SSR.

Хотя TRIAC и SCR SSR редко указываются, они имеют минимальный номинальный ток, ниже которого вероятна неустойчивая работа. Если ток нагрузки ниже требуемого тока фиксации, твердотельное реле либо не будет работать должным образом (например, в режиме ½ волны), либо может вообще не проводить ток. Обычно это не проблема с ЭМИ, хотя в некоторых и указывается минимальный ток, чтобы контакты не оставались разомкнутыми из-за загрязнения поверхности. Обычно это происходит только при очень низком напряжении.

Стоит еще раз взглянуть на (обобщенные) преимущества и недостатки полупроводников по сравнению с электромеханическими реле.

SSR Преимущества …

Некоторые имеют корпус меньшего размера, что позволяет использовать больше устройств на единицу объема, но если требуется радиатор, это преимущество исчезает

Без контактов, поэтому не возникает дуга, можно использовать во взрывоопасных средах.

Увеличенный срок службы независимо от количества циклов переключения. Нет движущихся частей, которые могут изнашиваться

Бесшумная работа (без слышимого шума)

Гораздо быстрее, чем электромеханические реле, а время их переключения составляет порядка микросекунд

Без дребезга контактов, с положительным переключением (может не применяться к TRIAC и SCR SSR при слабом токе)

Версии для постоянного тока могут отключать высокое напряжение и/или большой ток, что может вызвать серьезное искрение контактов

Менее чувствителен к механическим ударам, вибрации, влажности и внешним магнитным полям

Чувствительная входная цепь означает, что для работы требуется низкая мощность привода

SSR Недостатки …

Большинство ограничено «1 Form-A» — одним нормально разомкнутым «контактом»

Характеристики напряжения и тока полупроводников, а не механических контактов

Более высокий внутренний импеданс в закрытом состоянии, выделяющий тепло

Относительно высокий ток утечки, зависящий от напряжения, в открытом состоянии

Искажение формы сигнала из-за нелинейных характеристик напряжения и тока

Некоторые твердотельные реле имеют коммутационные устройства, чувствительные к полярности.

Реле SCR и TRIAC, как правило, не могут использоваться с постоянным током (их нельзя отключить)

Реле SCR и TRIAC имеют минимальный рабочий ток , который обычно не указывается

Некоторые могут переключаться случайным образом из-за скачков напряжения

Как и большинство полупроводников, твердотельные реле не выдерживают короткого замыкания

Чувствительная входная цепь означает, что шумовые переходные процессы могут вызвать неожиданное срабатывание

Неспособность большинства SSR предоставить переключающие контакты или несколько наборов контактов может быть серьезным ограничением, а также может значительно увеличить затраты.Добавление еще одного набора контактов к электромеханическому реле обходится очень дешево, но для твердотельного реле вам потребуется коммутирующее устройство со сверхвысоким током и соответствующий улучшенный драйвер. В большинстве случаев, если вам нужно, чтобы цепь была нормально замкнута при отключении питания, вам, вероятно, не повезло. Такие вещи существуют (с использованием полевых МОП-транзисторов в режиме истощения), но я никогда не встречал их, кроме как в таблицах данных.

Одной из областей, в которой SSR на основе MOSFET и IGBT преуспевают, является прерывание высокого напряжения и сильного постоянного тока, что в принципе является злом.При напряжении более 35 В и достаточном токе, доступном в цепи, постоянный ток просто образует дугу на контактах большинства механических реле и переключателей. При высоком токе дуга плавит контакты и контактные рычаги до тех пор, пока воздушный зазор не станет достаточно большим, чтобы разорвать дугу. Думайте в терминах дуговой сварки, потому что такие условия могут существовать при достаточном напряжении и токе. МОП-транзистор не имеет этого ограничения и может разорвать любое напряжение или ток, которые находятся в пределах его номинальных значений.

Также доступно множество небольших (DIP6, DIP8 или SMT) реле MOSFET. Они не подходят для больших токов, но некоторые из них, вероятно, будут хорошим выбором для коммутации аудио и других сигналов низкого уровня. Номинальное напряжение варьируется от 60 до 300 В и более. Примеры включают G3VM-61G1 (60 В, 400 мА переменного тока), Lh2156AT (300 В, 200 мА переменного тока) и PVDZ172N (60 В, 1,5 А, постоянный ток). Они выбираются более или менее случайно, и существуют сотни различных типов. Как и ожидалось, все те, что я видел, нормально открыты SPST.Принципы работы почти такие же, как описано выше, но все в одном пакете. Для типов AC/DC номинальным напряжением является пиковое переменное или постоянное напряжение постоянного тока.

Твердотельные реле никогда не должны использоваться в качестве критической с точки зрения безопасности системы отключения. Поскольку отказ обычно означает короткое замыкание переключающего устройства, в случае отказа твердотельного реле нагрузка будет постоянно находиться под напряжением. Вы должны знать характеристики своей нагрузки и иметь в виду, что многие твердотельные реле могут не выключать , если нагрузка имеет характеристику, которая генерирует переходные процессы достаточно быстро, чтобы вызвать самопроизвольное повторное срабатывание тринистора или симистора.Некоторые нелинейные нагрузки могут вызвать срабатывание твердотельного реле только при одной полярности, вызывая однополупериодное выпрямление и постоянную составляющую в цепи питания нагрузки (обычно в сети). Некоторые проблемы с твердотельным реле (даже кратковременные) могут привести к серьезным неисправностям в другом оборудовании, использующем тот же источник питания. Например, кратковременное однополупериодное выпрямление сети может вызвать насыщение трансформатора, серьезную перегрузку двигателя (снова насыщение), срабатывание автоматических выключателей и общий ущерб.

Меры предосторожности
С любым твердотельным реле никогда не стоит недооценивать, насколько сильно могут нагреваться коммутационные устройства.Для симистора 1 Вт/А может показаться не таким уж большим, но даже большой корпус с креплением на шпильке будет нагревать , рассеивая всего пару ватт (2 А), а меньшие корпуса еще хуже. Коммутационные устройства могут находиться внутри корпуса с небольшим охлаждением или вообще без него, что делает проблему более серьезной. Надлежащее тестирование всегда необходимо, о чем вам обычно не нужно беспокоиться с помощью EMR. Точно так же не предполагайте ничего другого — твердотельные реле могут (и делают) неправильно работать с некоторыми нагрузками, в них используются полупроводники, которые выходят из строя из-за короткого замыкания, и они могут быть «случайно» включены с мгновенным скачком напряжения.

Является ли это проблемой (или нет), зависит от приложения и от того, выйдет ли в результате из строя устройство (или нет). Для сетевых приложений рассмотрите возможность использования MOV (металлооксидного варистора) для ограничения пикового напряжения. Для приложений 230 В не используйте MOV с номинальным среднеквадратичным значением менее 275 В (или около 400 В в пике). Для 120 В используйте MOV 150 В RMS 220 В пик). Эти устройства несколько «резиновые» по своим характеристикам и могут иметь отрицательную характеристику сопротивления, когда они проводят ток. При использовании для зажима очень высоких энергий они нередко выходят из строя катастрофически, поэтому не кладите рядом с ними ничего хрупкого.
MOV
— отдельная тема, поэтому я рекомендую, если вы хотите включить один из них, прочитать как можно больше и покупать только у признанных поставщиков. Littelfuse делает устройство, которое они называют TMOV, которое включает в себя внутренний термовыключатель. Это предотвратит рассыпание MOV по шасси в случае его отказа, но, конечно, в случае отказа термопредохранителя MOV навсегда разомкнется (и вы не узнаете, что это произошло). По крайней мере, если вы слышите взрыв внутри вашего снаряжения, вы знаете, что что-то не удалось, но это не то, что большинство людей хотят испытать.

Снабберы — это боль, поэтому везде, где это возможно, используйте симисторы «Snubberless», которые (по определению) в них не нуждаются. Добавление демпфера означает, что используется больше площади печатной платы, и, хотя они не особенно дороги, каждая дополнительная деталь увеличивает размер и стоимость. В некоторых случаях (с симисторами и тринисторами) может потребоваться включить небольшую индуктивность последовательно с нагрузкой. Это ограничивает ΔV/Δt, применяемое к переключателю, и помогает уменьшить ΔI/Δt при его включении.
Твердотельные транзисторы MOSFET
имеют свои ограничения, но при разумном выборе MOSFET проблем быть не должно.Очень высокие скорости переключения не достигаются при использовании ИС драйвера, такой как Si8752, поэтому электромагнитные помехи редко являются проблемой. По-прежнему важно провести надлежащее тестирование, чтобы убедиться, что полевые МОП-транзисторы никогда не нагреваются больше, чем слегка, при нормальном использовании, и может потребоваться радиатор, если вам приходится проводить большой непрерывный ток. Низкий R _DS-на минимизирует рассеяние, но всегда отличен от нуля, когда протекает ток.

Безопасность сети всегда важна.Любые ТТР, используемые для коммутации сетевых напряжений, должны быть защищены от случайного прикосновения. Все соединения должны быть безопасными, чтобы ничто не могло отсоединиться, что может привести к короткому замыканию или другим опасностям. Никогда не подключайте сетевые схемы с помощью Veroboard или подобного, потому что дорожки расположены слишком близко друг к другу и не имеют приемлемых путей утечки или зазоров. Для обеспечения электробезопасности необходимы полоски с метками, чистый материал печатной платы с жесткой проводкой или правильно спроектированная печатная плата. Никогда не используйте слюдяные изоляторы и монтажные втулки для крепления симистора к радиатору, поскольку они не обеспечивают приемлемых путей утечки и зазоров.Помните, что вся сетевая проводка должна использовать сетевой кабель, а не соединительный провод «общего назначения».

Выводы
Нет никаких сомнений в том, что некоторые приложения требуют использования SSR. Например, отключение источника постоянного тока 100 В при токе нагрузки 20 А ничем другим практически невозможно. Однако у них есть и недостатки, прежде всего в цене и ограничениях по температуре. Иногда стоит обратить внимание на гибридную систему (информацию см. в разделе «Гибридные реле») или даже изучить методы активного гашения дуги (см. раздел «Смягчение дуги и подавление усилителя»).В конечном счете, то, что вы делаете, будет компромиссом, но если вы сможете собрать всю информацию и выработать решение, вы сможете получить наилучшую производительность при наименьших затратах. Вы заплатите за это сложностью, но если это единственный разумный способ заставить что-то работать надежно, то это цена, которую нужно заплатить.

Когда я публикую проекты, у меня есть привычка всегда проверять любую выдвигаемую гипотезу. То же самое относится и к статьям, поскольку нет смысла распространять информацию, которая не является явно точной.Многие тесты проводятся с использованием симулятора, но все «интересное» также проходит стендовые испытания. К сожалению, Interweb предоставил право голоса любому, кто может печатать (особенно на страницах форума), и доступно огромное количество дезинформации. Новички обычно не знают ничего лучшего и часто принимают полностью ложную информацию за истину, где она быстро публикуется повторно, пока не станет настолько распространенной, что люди предполагают, что она должна быть правдой. Этого не было с самого начала, и никакая повторная публикация лжи не сделает это реальностью.

Если вы сделаете домашнюю работу, изучите спецификации и проведете несколько тестов, вы найдете твердотельное или электромагнитное реле, которое будет делать именно то, что вам нужно. В некоторых случаях вы обнаружите, что EMR по-прежнему является лучшим выбором, и это может применяться в большинстве случаев для «нормального» переключения. В некоторых технических описаниях и обсуждениях вы увидите, что высокая чувствительность твердотельных реле снижает потери мощности, но в действительности переключающие полупроводники часто рассеивают гораздо больше энергии, чем даже самые нечувствительные электромеханические реле с аналогичными характеристиками нагрузки.С любым SSR вы должны делать домашнее задание и знать о многих вещах, которые могут пойти не так. Также имейте в виду, что сбой в твердотельном реле может привести к повреждению другого оборудования, даже если оно не контролируется твердотельным реле, а просто подключено к той же сети.

Как и во всем в электронике, где-то придется идти на компромисс. В целом, обычные реле обычно имеют меньше компромиссов, чем твердотельные версии, и обеспечивают гораздо более гибкое переключение. Имея входную мощность всего в полватта, вы можете с легкостью управлять мощностью 2 кВт и более, и вы можете ожидать, что он будет работать в течение сотен тысяч операций даже при полной нагрузке.Потери при переключении минимальны, радиаторы не нужны, а надежность выдающаяся, если вы используете правильное реле для работы. Важно отметить, что для многих людей электромеханические реле гораздо проще достать и, как правило, намного дешевле, чем твердотельные эквиваленты.

Существует также множество приложений, в которых ничто не может сравниться с твердотельным реле. Полная защита от дугового разряда, что очень важно в опасных средах с легковоспламеняющимися материалами, такими как газ или мелкие взвешенные частицы (порошки, мука и т. д.).), быстрые (MOSFET), исключительно быстрые (типы SCR и TRIAC) и предсказуемое время отклика, а отсутствие дребезга контактов может быть критическим в некоторых конструкциях. Процесс проектирования основан на знании доступных вариантов, поэтому вы можете выбрать тот, который лучше всего подойдет для вашего проекта. Не существует «лучшего» решения для всех приложений, и вы должны выбрать решение с наименьшим количеством записей в столбце «недостатки».

Каталожные номера
Википедия — не самое надежное справочное место, но описания этих устройств довольно хороши.

Тиратрон — Википедия

Тиристор — Википедия

TRIAC — Википедия

История General Electric

Управление симистором с микроконтроллером с питанием от плюса — ST Microelectronics

Управление симистором импульсным трансформатором — ST Microelectronics

Решения для фотогальванических однокомпонентных/изолированных драйверов MOSFET — Vishay

TRIAC — Основные понятия — IDC Online

Статьи, упомянутые в начале, также очень полезны и, возможно, являются наиболее полными описаниями, которые вы найдете в любом месте.

Основной индекс Указатель статей

Уведомление об авторских правах. Эта статья, включая, помимо прочего, весь текст и диаграммы, является интеллектуальной собственностью Рода Эллиотта и защищена авторскими правами © 2020. Воспроизведение или повторная публикация любыми средствами, электронными, механическими или электромеханическими, строго запрещены. в соответствии с международными законами об авторском праве. Автор (Род Эллиотт) предоставляет читателю право использовать эту информацию только в личных целях, а также разрешает сделать одну (1) копию для справки при создании проекта.Коммерческое использование запрещено без письменного разрешения Рода Эллиотта.

Журнал изменений: Страница создана и защищена авторскими правами © Rod Elliott, 28 сентября 2020 г./ Опубликовано в ноябре 2020 г.

.

No related posts.

Электромагнитный	Твердотельный

Механические детали, подверженные износу	Нет движущихся частей
Сравнительно медленный (10-20 мс)	Может быть почти мгновенным
Дрожание контактов происходит при замыкании контактов	Отсутствие дребезга контактов (нет контактов)
Невосприимчивость к кратковременным повреждениям/статическим разрядам	Может быть повреждена переходными процессами
Очень низкое рассеивание мощности при контакте	Рассеивание зависит от тока нагрузки
Мало или совсем нет тепла, радиатор не нужен	Может потребоваться радиатор, если рассеиваемая мощность превышает 1 Вт
Отличная устойчивость к кратковременным перегрузкам	Может быть поврежден при кратковременных перегрузках
Катушка требует значительной мощности	Обычно очень низкие требования к приводу
Эрозия контактов в результате дугового разряда	Дуговой разряд отсутствует, так как отсутствуют физические контакты
Даже «маленькие» реле физически велики	Маленькие реле доступны в виде миниатюрных интегральных схем SMD
Не подходит для высокого напряжения/тока постоянного тока	Идеально подходит для постоянного тока при любом напряжении или токе
Очень широкий диапазон, охватывающий большинство применений	Ограниченный диапазон, но улучшающийся
Практически нулевой электрический шум при включении и выключении	Может быть электрический шум, в зависимости от используемой технологии
Слышен шум при работе	Нет слышимого шума
Недорогие и легкодоступные	Обычно дороже/менее доступны
Возможно, подходит для предохранительных выключателей (см. спецификацию)	Как правило, не подходит для критических с точки зрения безопасности применений
Практически нулевой ток утечки в выключенном состоянии	Ток утечки всегда существует (обычно измеряется в мкА или мА)
Типы общего назначения могут использоваться (почти) где угодно	Требуют выбора по назначению (например,грамм. AC, DC, аудио)

Технология	Типовой №	Номинальные характеристики	Падение напряжения при 30 А	Стоимость (2020)

MOSFET	R6030ENZ4C13	30A, 600V, 305W	3.45V (104 Вт)	AU $ 7.80
БТИЗ	STGW30V60F	30 А, 600 В, 260 Вт	1.85 В (56 Вт)	6,19 австралийских долларов

Переключение	Используется для	Комментарии

SCR	½ волны переменного тока	Два обычно используются в обратной параллели для мощного двухполупериодного переменного тока
TRIAC	Full Wave AC	Обычно используется только для маломощных версий (например, 10 А или менее)
MOSFET	AC или DC	Доступны версии AC и DC, но обычно не взаимозаменяемы
IGBT	AC или DC	Как указано выше, но не подходит для аудио.Подходит для высокого тока/напряжения