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SSR या सॉलिड स्टेट रिले हाई पावर इलेक्ट्रिकल स्विच होते हैं जो मैकेनिकल कॉन्टैक्ट्स को शामिल किए बिना काम करते हैं, इसके बजाय वे सॉलिड स्टेट सेमीकंडक्टर्स का इस्तेमाल करते हैं MOSFETs विद्युत भार स्विच करने के लिए।

SSRs का उपयोग उच्च विद्युत भार के संचालन के लिए किया जा सकता है, नगण्य धारा के साथ एक छोटे इनपुट ट्रिगर वोल्टेज के माध्यम से।

इन उपकरणों का उपयोग उच्च शक्ति एसी भार के साथ-साथ संचालन के लिए किया जा सकता है डीसी लोड करता है ।

ठोस राज्य रिले की तुलना में अत्यधिक कुशल हैं इलेक्ट्रो-मैकेनिकल रिले कुछ विशिष्ट विशेषताओं के कारण।

एसएसआर की मुख्य विशेषताएं और लाभ

ठोस राज्य की मुख्य विशेषताएं और फायदे रिले या SSRs हैं:

SSR को आसानी से एक न्यूनतम संख्या वाले साधारण इलेक्ट्रॉनिक भागों का उपयोग करके बनाया जा सकता है
वे यांत्रिक संपर्कों की अनुपस्थिति के कारण ध्वनि को क्लिक करने के किसी भी रूप में काम करते हैं।
ठोस अवस्था होने का मतलब यह भी है कि SSRs पारंपरिक इलेक्ट्रो-मैकेनिकल प्रकारों की तुलना में बहुत तेज गति से स्विच कर सकते हैं।
SSRs ON को स्विच करने के लिए बाहरी आपूर्ति पर निर्भर नहीं करते हैं, बल्कि लोड से ही सप्लाई निकालते हैं।
वे नगण्य वर्तमान का उपयोग करके काम करते हैं और इसलिए बैटरी संचालित प्रणालियों में बैटरी की निकासी नहीं करते हैं। यह डिवाइस के लिए नगण्य निष्क्रिय वर्तमान भी सुनिश्चित करता है।

MOSFETs का उपयोग करके बेसिक SSR वर्किंग कॉन्सेप्ट

अपने पहले के एक पोस्ट में मैंने बताया कि कैसे एक MOSFET आधारित है द्विदिश स्विच एक मानक की तरह, किसी भी वांछित विद्युत भार के संचालन के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है यांत्रिक स्विच , लेकिन असाधारण फायदे के साथ।

एक आदर्श SSR डिवाइस बनाने के लिए एक ही MOSFET द्विदिश स्विच अवधारणा को लागू किया जा सकता है।

एक Triac आधारित SSR के लिए कृपया देखें इस पोस्ट के लिए

बेसिक एसएसआर डिजाइन

बुनियादी ठोस राज्य रिले एसएसआर डिजाइन अवधारणा

ऊपर दिखाए गए मूल एसएसआर डिज़ाइन में, हम उचित रूप से रेटेड MOSFETs T1 और T2 के एक जोड़े को उनके स्रोत के साथ वापस जुड़े हुए देख सकते हैं और गेट टर्मिनल एक दूसरे के साथ आम तौर पर जुड़ गए हैं।

D1 और D2 संबंधित MOSFETs के आंतरिक बॉडी डायोड हैं, जिन्हें आवश्यकता पड़ने पर बाहरी समानांतर डायोड के साथ प्रबलित किया जा सकता है।

एक इनपुट डीसी आपूर्ति को दो MOSFETs के आम गेट / सोर्स टर्मिनलों पर भी देखा जा सकता है। इस आपूर्ति का उपयोग MOSFETs को चालू करने के लिए या MOSFETs के लिए स्थायी स्विच को सक्षम करने के लिए किया जाता है जबकि SSR इकाई चालू है।

“विभिन्न प्रकार के सर्किट ब्रेकर ”

एसी की आपूर्ति जो ग्रिड स्तर तक हो सकती है और लोड MOSFETs के दो नालों के पार श्रृंखला में जुड़ा हुआ है।

यह काम किस प्रकार करता है

निम्न बेची गई राज्य रिले के काम को निम्न आरेख और संबंधित विवरणों के संदर्भ में समझा जा सकता है:

उपरोक्त सेटअप के साथ, इनपुट गेट आपूर्ति जुड़े होने के कारण, T1 और T2 दोनों स्विच ऑन स्थिति में हैं। जब लोड पक्ष एसी इनपुट स्विच ऑन होता है, तो बाईं आरेख दिखाता है कि कैसे सकारात्मक आधा चक्र प्रासंगिक MOSFET / डायोड जोड़ी (T1, D2) के माध्यम से संचालित होता है और दाईं ओर का आरेख दिखाता है कि नकारात्मक AC चक्र अन्य पूरक MOSFET / के माध्यम से कैसे संचालित होता है डायोड जोड़ी (T2, D1)।

बाएं आरेख में हम पाते हैं कि AC आधा चक्रों में से एक T1 से होकर गुजरता है, और D2 (T2 रिवर्स बायस्ड होता है), और अंत में लोड के माध्यम से चक्र को पूरा करता है।

दाहिनी ओर का आरेख बताता है कि कैसे दूसरे आधे चक्र लोड के माध्यम से विपरीत दिशा में सर्किट को पूरा करते हैं, टी 2, डी 1 (टी 1 इस मामले में उलट पक्षपाती हो रहा है)।

इस तरह दो MOSFETs T1, T2 के साथ-साथ उनके संबंधित बॉडी डायोड D1, D2, AC के दोनों आधे चक्रों को संचालित करने की अनुमति देते हैं, AC भार को पूरी तरह से पॉवर और कुशलतापूर्वक SSR भूमिका को पूरा करते हैं।

एक प्रैक्टिकल SSR सर्किट बनाना

अब तक हम एक SSR के सैद्धांतिक डिजाइन को सीख चुके हैं, अब आगे बढ़ते हैं और देखते हैं कि किसी भी बाहरी इनपुट डीसी के बिना, एक वांछित उच्च शक्ति एसी लोड को स्विच करने के लिए एक व्यावहारिक ठोस राज्य रिले मॉड्यूल कैसे बनाया जा सकता है।

उपरोक्त SSR सर्किट ठीक उसी तरह कॉन्फ़िगर किया गया है जैसा कि पहले के मूल डिज़ाइन में चर्चा की गई थी। हालांकि, यहां हमें MOSFET बॉडी डायोड डी 3, डी 4 के साथ दो अतिरिक्त डायोड डी 1 और डी 2 मिलते हैं।

डायोड डी 1, डी 2 को एक विशिष्ट उद्देश्य के लिए पेश किया जाता है, जैसे कि यह डी 3, डी 4 एमओएसएफईटी बॉडी डायोड के साथ मिलकर एक ब्रिज रेक्टिफायर बनाता है।

SSR ON / OFF को चालू करने के लिए छोटे स्विच ऑफ ऑफ़ स्विच का उपयोग किया जा सकता है। यह स्विच रीड स्विच या कोई भी कम वर्तमान स्विच हो सकता है।

हाई स्पीड स्विचिंग के लिए आप स्विच को a से बदल सकते हैं ऑप्टो युग्मक नीचे दिखाए गए रूप में।

“ट्रेडमिल मोटर नियंत्रण बोर्ड योजनाबद्ध ”

संक्षेप में सर्किट अब 3 आवश्यकताओं को पूरा करता है।

यह MOSFET / डायोड SSR कॉन्फ़िगरेशन के माध्यम से एसी लोड को पावर करता है।
डी 1 --- डी 4 द्वारा गठित ब्रिज रेक्टिफायर एक साथ लोड एसी इनपुट को सुधारा और फ़िल्टर किए गए डीसी में परिवर्तित करता है, और इस डीसी का उपयोग एमओएसएफईटी के फाटकों को बायपास करने के लिए किया जाता है। यह MOSFETs को किसी भी बाहरी डीसी पर निर्भर किए बिना, लोड एसी के माध्यम से उचित रूप से चालू होने की अनुमति देता है।
सुधारित डीसी को आगे एक सहायक डीसी आउटपुट के रूप में समाप्त किया जाता है जिसका उपयोग किसी भी उपयुक्त बाहरी भार को शक्ति प्रदान करने के लिए किया जा सकता है।

सर्किट की समस्या

उपरोक्त डिज़ाइन पर एक नज़दीकी नज़र डालने से पता चलता है कि, इस SSR डिज़ाइन में इच्छित फ़ंक्शन को कुशलतापूर्वक लागू करने में समस्याएँ हो सकती हैं। इसका कारण यह है कि, जब स्विचिंग डीसी MOSFET के द्वार पर आता है, तो यह चालू करना शुरू कर देगा, जिससे नाली / स्रोत के माध्यम से करंट का बायपास हो जाएगा, गेट / स्रोत वोल्टेज कम हो जाएगा।

“ब्रेडबोर्ड पर ब्लिंकिंग एलईडी सर्किट कैसे बनाएं ”

आइए MOSFET T1 पर विचार करें। जैसे ही सुधारा गया DC T1 के गेट पर पहुंचना शुरू होता है, वह लगभग 4 V आगे से दायीं ओर मुड़ना शुरू कर देगा, जिससे उसकी नाली / स्रोत टर्मिनलों के माध्यम से आपूर्ति का एक बाईपास प्रभाव पड़ेगा। इस क्षण के दौरान, डीसी जेनर डायोड में वृद्धि करने के लिए संघर्ष करेगा और शून्य की ओर गिरना शुरू कर देगा।

यह बदले में MOSFET को बंद कर देगा, और MOSFET नाली / स्रोत और MOSFET गेट / स्रोत के बीच निरंतर बासी-प्रकार का संघर्ष या युद्ध होगा, SSR को सही ढंग से काम करने से रोकता है।

समाधान

उपरोक्त मुद्दे का समाधान निम्नलिखित उदाहरण सर्किट अवधारणा का उपयोग करके पूरा किया जा सकता है।

यहाँ उद्देश्य यह सुनिश्चित करना है कि MOSFETs तब तक आचरण नहीं करता है जब तक कि एक इष्टतम 15 V को जेनर डायोड में विकसित नहीं किया जाता है, या MOSFETs के गेट / स्रोत के पार

Op amp सुनिश्चित करता है कि इसका उत्पादन केवल एक बार डीसी लाइन 15 V zener डायोड संदर्भ सीमा को पार करता है, जो MOSFET फाटकों को चालन के लिए एक इष्टतम 15 V DC प्राप्त करने की अनुमति देता है।

आईसी 741 के पिन 3 से जुड़ी लाल रेखा को बाहरी स्रोत से आवश्यक स्विचिंग के लिए एक ऑप्टो युग्मक के माध्यम से टॉगल किया जा सकता है।

यह काम किस प्रकार करता है : जैसा कि हम देख सकते हैं, ऑप amp के इनवर्टिंग इनपुट को 15 वी जेनर के साथ बांधा गया है, जो ऑप amp पिन 2 के लिए एक संदर्भ स्तर बनाता है। पिन 3 जो सेशन amp का नॉन-इनवर्टिंग इनपुट है, पॉजिटिव लाइन के साथ जुड़ा हुआ है। यह कॉन्फ़िगरेशन सुनिश्चित करता है कि op amp का आउटपुट pin6 15V आपूर्ति केवल एक बार इसकी पिन 3 वोल्टेज 15 V निशान से ऊपर पहुंच जाता है। कार्रवाई सुनिश्चित करती है कि MOSFETs केवल एक वैध 15 V इष्टतम गेट वोल्टेज के माध्यम से आचरण करता है, जिससे SSR का एक उचित कार्य सक्षम होता है।