Seguem três maneiras de fazer um SSR:
Os dois primeiros usam FETs e podem ser desligados e ligados durante um ciclo CA, conforme necessário. A velocidade de comutação precisa ser entendida. As versões de portão flutuante têm uma constante de tempo RC que controla o desligamento, a menos que seja tomado cuidado extra para evitá-lo.
O circuito TRIAC liga quando disparado e desligado no próximo cruzamento zero. Ele pode ser disparado assim que o cruzamento de zero tiver passado, mas novamente, não poderá ser desativado até o próximo cruzamento de zero. Assim, você pode obter meio-ciclo inteiro ou meio-ciclo que se estende de um ponto de queima até o final desse meio ciclo. Cargas indutivas complicam um pouco isso, mas estão fora da discussão básica.
(1) Coloque um MOSFET dentro de uma ponte de 4 diodos como a "carga". CA para ponte A entrada CA está "em curto" = ativada para CA quando o FET está ativado O portão está flutuando, portanto, é necessário obter tensão no portão. Não é difícil, mas precisa de reflexão. Diagrama aproximado - melhor depois, talvez. O transistor mostrado aqui é bipolar, mas o MOSFET faz o mesmo trabalho. O MOSFET sempre vê DC. Carga vê comutação CA. Dirija o portão com opto. Derive a energia por exemplo, alimentação do resistor do dreno para uma tampa do reservatório para acionar a porta via opto.
(2) Dois, por exemplo, MOSFETs de canal N em série - conecte a fonte à fonte e porta a porta. As entradas são 2 x drenos. Dirija o portão + ve à fonte para ligar. Portões da fonte para desligar. Novamente, portões e fontes flutuam, então você precisa levá-los até eles, mas não com dificuldade - só precisa de reflexão.
O diagrama de circuito abaixo mostra um exemplo de implementação prática deste princípio.
Observe que os FETS são canal N e que as fontes dos dois FETs estão conectadas e as portas dos dois FETs estão conectadas. Esse circuito funciona porque os MOSFETS são dois dispositivos de quadrante - ou seja, um FET de canal N pode ser ativado por uma porta positiva realtiva da fonte, independentemente de a tensão de drenagem na fonte ser + ve ou -ve. Isso significa que o FET pode conduzir "para trás" se conduzido da maneira normal. São necessários dois FETS conectados em "anti-série" (polaridade relativa oposta) por causa do "diodo do corpo" dentro de cada FET que conduz quando o FET é enviesado de maneira oposta ao habitual. Se apenas um FET fosse usado, ele seria acionado quando o FET fosse desligado quando o Dreno fosse negativo em relação à fonte.
Observe que o "isolamento" e a mudança de nível do sinal liga / desliga para as portas flutuantes são alcançados pelos capacitores 2 x 100 pF. Considere o circuito à direita como potencialmente potencial. A mão direita 74C14 forma um oscilador a cerca de 100 kHz e os dois inversores entre eles fornecem inversão de polaridade oposta através dos 2 capacitores aos 4 diodos que formam um retificador de ponte. O retificador fornece acionamento DC para os portões flutuantes do FET. A capacitância do gate provavelmente é de ~ alguns nF e isso é descarregado por R1 quando o sinal do drive é removido. Eu acho que a remoção da unidade de dados ocorreria em décimos de milésimo de segundo, mas faça você mesmo os cálculos.
O circuito é daqui e observa
- O circuito usa um pacote de inversor C-MOS barato e alguns capacitores pequenos para acionar dois transistores MOS de potência de uma fonte de 12v a 15v. Como os valores do capacitor de acoplamento usados para acionar os FETs são pequenos, a corrente de fuga da linha de energia para o circuito de controle é de minúsculos 4uA. Apenas cerca de 1,5 mA de CC é necessário para ligar e desligar 400 watts de energia CA ou CC em uma carga
(3) CIRCUITO TRIAC
Você mencionou especificamente os MOSFETs.
Um TRIAC também é comumente usado em SSRs CA.
Abaixo está um circuito TRIAC típico.
L1 não pode ser usado.
C1 e R6 formam um "amortecedor" e os valores dependem das características da carga.
Os relés de estado sólido são SCRs opto-acoplados em sua forma mais simples. Você pode duplicar isso sozinho, mas fica um pouco confuso. Como os relés de estado sólido são opto-isolados, o lado de saída pode flutuar em relação ao lado de entrada, assim como um relé real.
Se você realmente precisa de isolamento, fica complicado fazer isso sozinho. Você diz que a velocidade de comutação é baixa, por que não um relé mecânico regular?
Se você não precisa de isolamento, existem várias possibilidades. Uma é usar um triac e controlá-lo diretamente do seu circuito. Para detalhes, precisamos saber mais sobre como essa fonte de alimentação de 50V é referenciada (ou não) a qualquer fonte de alimentação disponível.
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Você está absolutamente certo, os SSRs são caros . A alternativa mais simples é rolar o seu próprio usando um triac + poder opto-triac:
Isso custa 80% menos que o SSR equivalente.
O MOC3041 comuta no cruzamento de zero da tensão, o que pode ser uma vantagem. Se você não precisar disso, o MOC3051 é um opto-triac de comutação aleatória. Uma desvantagem do uso de um triac pode ser a queda de tensão de alguns volts e, quando a tensão de comutação é de apenas 50V, a perda é maior em comparação do que, por exemplo, em 230V.
Um MOSFET como elemento de comutação pode parecer uma idéia melhor, mas se você usá-lo na ponte como na solução de Russell, você terá a mesma queda de tensão de qualquer maneira, mas desta vez através dos diodos.
A melhor solução em relação à queda de tensão é o bom e velho relé eletromecânico . Dependendo do tipo de carga, você terá que reduzir o valor do relé, para que, para a troca de 5A, seja necessária uma versão de 16A. O preço do relé 16A é comparável ao SSR DIY.
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