Che cos'è il relè a stato solido SPDT

Che cos'è il relè a stato solido SPDT

Tutti i componenti dell'interruttore ( MOSFET , SCR ,  TRIAC , IGBT , ecc.) Nel relè a stato solido agiscono solo come interruttore SPST e non esiste un singolo componente nel relè a stato solido che ha la funzione SPDT. Inoltre, l' accoppiatore ottico (con funzione di isolamento optoelettronico) viene utilizzato nel normale relè a stato solido come componente di trasmissione del segnale, quindi il circuito di controllo di ingresso dell'interruttore SSR è isolato elettricamente al suo circuito di uscita. Pertanto, se è necessario un relè a stato solido SPDT, possiamo modificare lo switch SSR SPST solo utilizzando un circuito speciale. E a causa dell'elettronicacomponenti di commutazione, i relè a stato solido SPDT sono più efficienti e consumano meno energia rispetto ai relè meccanici SPDT.

Le basi della struttura dello switch SSD SPDT sono leggermente diverse dalla struttura dello switch SPDT:
"Pole" - "Throw (Throw A and Throw B)":
" Output push-pull per uso generico (GPout) ^① " - " Diodi e Fotodiodi ";
" Photodiode array ^② " - " MOSFET in modalità di potenziamento del canale N e MOSFET in modalità di svuotamento del canale N "
Aperto: Se il polo viene disconnesso a un lancio, lo stato di questo lancio viene chiamato stato aperto o aperto.
Chiudi: se il palo è collegato a un tiro, lo stato di questo tiro è chiamato stato chiuso o chiuso.
Se il circuito di lancio è disconnesso dal polo per impostazione predefinita (quando il polo non è alimentato o caricato o il livello di tensione sul polo è zero), questo circuito di lancio sarà chiamato circuito normalmente aperto (circuito NO, circuito N / O) e l'interruttore del relè a stato solido verrà chiamato interruttore SSR normalmente aperto (interruttore NO SSR, interruttore SSR N / O).
NC (normalmente chiuso): se il circuito di lancio è collegato al polo per impostazione predefinita (quando il polo non è alimentato o caricato o il livello di tensione sul polo è zero), questo circuito di lancio verrà chiamato circuito normalmente chiuso (circuito NC , Circuito N / C) e l'interruttore del relè a stato solido verrà chiamato interruttore SSR normalmente chiuso (interruttore SSR NC, interruttore SSR N / C).
① Uscite push-pull: le uscite push-pull sono generalmente utilizzate per due triodi che sono controllati da due segnali complementari (vale a dire, se un transistor è acceso, l'altro transistor deve essere spento). E le uscite push-pull possono emettere il livello di alta e bassa tensione, entrambi con la capacità di pilotare i componenti dell'interruttore.
② Serie di fotodiodi: la pila di fotodiodi viene utilizzata per pilotare una coppia di MOSFET o IGBT.

2.1 Come funziona lo switch SSR SPDT

Secondo "Pole - Throw", i relè a stato solido SPDT possono essere divisi in due tipi: tipo Push-Pull e tipo fotodiodo-array.

1) Relè a stato solido SPDT tipo Push-Pull

Lo schema circuitale comune del relè SSD SPDT push-pull come mostrato di seguito (come mostrato nella Figura 7). L'interruttore SSD tipo SPDT push-pull è composto da due LED ( D1 , D2 ) e due Photo-TRIAC ( TRIAC1 , TRIAC2 ). D1 e TRIAC1 formano il CIRCUIT1 e D2 e ​​TRIAC2 formano il CIRCUIT2 . Il segnale push-pull ( GPout ) viene generato nel terminale di controllo di ingresso dell'SPRT SSR e LOAD1 e LOAD2 sono collegati ai due terminali di uscita del relè SSD SPDT.

Secondo il segnale GPout, ci saranno tre stati del relè a stato solido SPDT:

1. Quando viene generato un livello di bassa tensione nel terminale di ingresso, D2 verrà spento e D1 verrà acceso e TRIAC1 condurrà, quindi CIRCUIT1 verrà chiuso, infine LOAD1 verrà acceso.
2. Quando viene generato un livello di alta tensione nel terminale di ingresso, D1 verrà spento e D2 verrà acceso e TRIAC2 condurrà, quindi CIRCUIT2 verrà chiuso, infine LOAD2 verrà acceso.
3. Se non è presente alcun segnale sul terminale di ingresso, D1 e D2 verranno disattivati ​​e CIRCUIT1 e CIRCUIT2 non verranno attivati.

Nota: poiché le uscite GPout e la tensione operativa del LED devono soddisfare determinati limiti e requisiti, l'applicazione del relè a stato solido SPDT tipo Push-pull non è molto ampia.

2) Relè a stato solido SPDT tipo array fotodiodo

Di seguito viene mostrato lo schema circuitale comune del relè SSD SPDT array di fotodiodi (come mostrato nella Figura 8), che può funzionare con alimentatore CC e alimentatore CA. Lo switch SSD SPDT tipo array di fotodiodi è costituito da un array di fotodiodi ( D1 ) e quattro N-MOSFET ( MOS1 e MOS2 sono N-MOSFET in modalità di miglioramento ^③ ; MOS3 e MOS4 sono N-MOSFET in modalità di esaurimento ^④ ). MOS1 e MOS2 formano il CIRCUITO1 e MOS3 e MOS4 formano il CIRCUITO2 . Ci sono 5 terminali di uscita, Porta1 , Porta2 , Porta3 , Porta4 , Porta5e Port1 è il terminale comune. LOAD1 e LOAD2 sono collegati allo switch SPDT.

③ La modalità di miglioramento MOSFET a canale N si accenderà quando Vgs > Vgs (th) ^⑤ , altrimenti non condurrà.
④ Il MOSFET a canale N in modalità di svuotamento si attiva all'ingresso zero e si spegne quando il suo Vgs è negativo.
⑤ Vgs è la tensione da gate a source ; Vgs (th) è la tensione di soglia da gate a source.

1. Alimentazione CC
Quando il relè SSD SPDT array di fotodiodi funziona in un alimentatore CC, LOAD1 deve essere collegato a PORT2 e LOAD2 deve essere collegato a PORT4, quindi MOS2 e MOS4 non funzioneranno.

Quando l'array di fotodiodi è disabilitato, la tensione di gate del MOS1 è inferiore alla sua tensione di soglia e non si accende, quindi LOAD1 è spento; la tensione di gate del MOS3 è zero input e condurrà, quindi LOAD2 verrà acceso (come mostrato nella Figura 9).

Quando l'array di fotodiodi è abilitato, la tensione di gate del MOS1 è al di sopra della sua tensione di soglia e viene attivata, quindi LOAD1 verrà acceso; la tensione di gate del MOS3 è negativa e non condurrà, quindi LOAD2 verrà spento (come mostrato nella Figura 10).

2. Alimentatore CA
Quando il relè SSD SPDT array di fotodiodi funziona in un alimentatore CA, LOAD1 deve essere collegato a PORT3 e LOAD2 deve essere collegato a PORT5.

Quando l'array di fotodiodi è disabilitato, la tensione di gate di MOS1 e MOS2 è inferiore alla tensione di soglia e non si accende, quindi LOAD1 è spento; la tensione di gate di MOS3 e MOS4 è zero input e condurrà, quindi LOAD2 verrà acceso (come mostrato nella Figura 11).

Quando la matrice di fotodiodi è abilitata, la tensione di gate di MOS1 e MOS2 è al di sopra della sua tensione di soglia e viene accesa, quindi LOAD1 verrà acceso; la tensione di gate di MOS3 e MOS4 è negativa e non condurrà, quindi LOAD2 verrà spento (come mostrato nella Figura 12).

Nota: a causa delle caratteristiche dei MOSFET di miglioramento del canale N e dei MOSFET di riduzione del canale N, questo tipo di relè a stato solido sono ampiamente utilizzati per controllare il circuito di carico CC e il circuito di carico CA.

2.2 Quali sono le applicazioni dello switch SSR SPDT

Caricabatterie solare

I relè a stato solido SPDT sono in genere utilizzati nei sistemi di ricarica di energia solare (come il caricabatterie solare portatile) per controllare le apparecchiature di ricarica delle celle solari. Lo stato di funzionamento (stato di carica e stato di alimentazione) delle celle solari viene commutato molto frequentemente, quindi i relè meccanici SPDT non possono soddisfare questo requisito, ma gli SSR SPDT possono farlo.

Sistema di avviamento dolce

Quando i sistemi elettronici / elettrici (e i loro sottosistemi) funzionano normalmente, la frequenza di commutazione del suo stato di avvio graduale e di arresto è molto alta. Pertanto, l'interruttore SPDT make-before-break deve essere equipaggiato per evitare sovratensioni durante la commutazione.

Dispositivo di controllo remoto / trasmettitore radio

Se il dispositivo di controllo remoto desidera controllare più oggetti, deve modificare il segnale trasmesso; se la torre di comunicazione vuole cambiare il destinatario, deve cambiare il segnale di trasmissione. Questo tipo di apparecchiatura richiede una frequenza operativa e un'accuratezza operative rigorose e i relè a stato solido SPDT possono soddisfare questi requisiti nella maggior parte dei casi.

Riscaldatore satellitare

Nell'ambiente spaziale, ci sono requisiti elevati (peso, capacità anti-interferenza, adattabilità e così via) per ogni dispositivo. Il relè a stato solido SPDT (con molti vantaggi, come peso ridotto, alte prestazioni, lunga durata, basso consumo energetico, basso EMR e così via) soddisfa questi requisiti ed è molto meglio del relè elettromeccanico SPDT (struttura semplice, ma peso elevato, scarsa capacità anti-interferenza e impossibile adattarsi a situazioni complicate a causa del sovrappeso).