خروجی رله حالت جامد

خروجی رله حالت جامد:
قابلیت های سوئیچینگ خروجی یک رله حالت جامد می تواند مشابه ولتاژ ورودی، AC یا DC باشد. مدار خروجیِ اغلب رله های حالت جامد استاندارد، تنها برای فراهم کردن یک نوع عمل سوئیچینگ پیکربندی شده است که معادل با عملکرد در حالت عادی باز (Normally Open) تک مسیره (SPST-NO) یک رله الکترومکانیکی است.

برای اغلب SSRهای DC، قطعات حالت جامدی که استفاده می شوند، معمولاً ترانزیستورهای قدرت، زوج های دارلینگتون و ماسفت ها هستند، در حالی که برای SSRهای AC، قطعه سوئیچینگ یک ترایاک یا تریستور پشت به پشت است.

تریستورها به دلیل قابلیت های ولتاژ و جریان بالایی که دارند، ارجح هستند. تریستور را می توان مطابق شکل زیر در مدار یکسوساز پل نیز به کار برد.

متداول ترین کاربرد رله های حالت جامد در سوئیچینگ بارهای AC مانند کنترل توان AC و سوئیچینگ ON/OFF، کاهش نور، کنترل سرعت موتور و یا چنین کاربردهایی است که در آن ها کنترل توان لازم است.

این بارهای AC را می توان به سادگی با یک ولتاژ DC جریان پایین و با استفاده از رله حالت جامد که چرخه عمر و سرعت سوئیچینگ بالایی دارد کنترل کرد.

یکی از بزرگ ترین برتری های رله های حالت جامد نسبت به یک رله الکترومکانیکی، توانایی سوئیچِ OFF یا خاموشِ بارهای AC در نقطه جریان صفر بار است.

در نتیجه، آرک یا جرقه، نویز الکتریکی در کنتاکت رله های مکانیکی رایج و بارهای القایی وجود نخواهد داشت.

دلیل این امر آن است که رله های حالت جامد سوئیچینگ از تریستورها و ترایاک ها بهره می برند.

وقتی سیگنال ورودی حذف شود، قطعات سوئیچینگ تا زمانی که جریان AC گذرنده از قطعه به پایین تر از مقدار ترشهلد یا مقدار جریان نگهدارنده برسد به طور پیوسته هدایت می کنند. در نتیجه، خروجی یک SSR هرگز نمی تواند در یک نیمه شکل موج سینوسی OFF شود.

خاموش شدن (Turn-off) یک مزیت اساسی برای استفاده از یک رله حالت جامد است، زیرا نویز الکتریکی و نیرو محرکه الکتریکی معکوس (Back-EMF) متناظر با سوئیچینگ بارهای القایی مانند آرک کنتاکت های یک رله الکترومکانیکی را کاهش می دهد.

وقتی سیگنال ورودی اعمال نشود، جریان بار از SSR عبور نخواهد کرد، زیرا رله OFF (مدار باز) است و ولتاژ منبع AC به طور کامل در ترمینال های خروجی خواهد بود.

با به کار بردن یک سیگنال ورودی DC، مهم نیست که کدام بخش شکل موج سینوسی (مثبت یا منفی) در حال عبور است و با توجه به مشخصه سوئیچینگ ولتاژ صفر رله حالت جامد، خروجی فقط در حالتی وجود خواهد داشت که شکل موج از صفر عبور کند.

به محض آنکه ولتاژ منبع در یک جهتِ مثبت یا منفی افزایش یابد، به مقدار مینیمم مورد نیاز برای کاملاً روشن کردن ترانزیستور یا ترایاک خروجی می رسد (معمولاً کمتر از حدود 15 ولت).

افت ولتاژ دو سر ترمینال های خروجی SSR، همان افت ولتاژVT حالت ON قطعه سوئیچینگ است (معمولاً 2 ولت). در نتیجه، جریان های هجومی مرتبط با بارهای راکتیو به طور قابل توجهی کاهش می یابد.

هنگامی که سیگنال ولتاژ ورودی DC حذف شود، خروجی به طور ناگهانی خاموش نمی شود، زیرا وقتی رله به حالت هدایت تحریک شده، تریستور یا ترایاک که به عنوان قطعه سوئیچینگ مورد استفاده قرار می گیرد تا زمانی که جریان بار به کمتر از جریان نگهدارنده قطعات (که در آن OFF می شوند) برسد، برای باقیمانده نیمه شکل موج در حالت ON خواهد ماند.

بنابراین، نیروی محرکه الکتریکی معکوس dv/dt مرتبط با بارهای سلفی در نیمه یک شکل موج سینوسی به طور قابل توجهی کاهش می یابد.

در نتیجه، مزیت اصلی رله حالت جامد AC نسبت به رله الکترومکانیکی عملکرد عبور از صفر آن است که وقتی ولتاژ بار AC نزدیک به صفر ولت باشد، SSR را ON می کند و بنابراین، هر گونه جریان هجومی بزرگ را سرکوب خواهد کرد؛ زیرا جریان بار به دلیل مشخصه جریان صفر ذاتی تریستور یا ترایاک همیشه از یک نقطه نزدیک به صفر ولت شروع می شود.

بنابراین، یک مقدار تأخیر در خاموش شدن حداکثر یکی از نیم سیکل ها (بین حذف سیگنال ورودی و حذف جریان بار) وجود خواهد داشت.