具有TRIAC输出的SSR与光耦合器


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我已经设计(并且现在大部分已实施)用于打开和关闭24VAC螺线管的系统。为了实现这一目标,我使用了带TRIAC输出的光耦合器(Sharp PR26MF1xNSZ系列)。该设备的数据表将其描述为“固态继电器”,“红外发光二极管(IRED),光电三端双向可控硅开关检测器和主输出三端双向可控硅开关的集成”。

我对这些东西的兴趣使我到处寻找这部分的其他选择。我碰巧看到了Vishay Semiconductor提供的类似零件产品,Vishay将这种类型的元件分为两类:固态继电器和具有TRIAC输出的光耦合器。

我查看了Vishay的两种代表性器件的数据表,发现光耦合器似乎与Sharp部件非常相似,但固态继电器部件并未使用TRIAC进行输出。相反,它似乎使用一对MOSFET作为输出级。

这两种不同类型的零件有哪些优缺点?使用MOSFET代替TRIAC作为输出级的好处是什么?“固态继电器”和“带TRIAC输出的光耦合器”之间是否有真正的区别,还是“固态继电器”是任何可用于切换交流或直流设备的术语?

Answers:


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SSR是低压直流电设备,但也可用于低压交流电,而双向可控硅开关设备仅用于交流电,通常是电源电压。

三端双向可控硅开关元件具有- PNPN结构,这意味着当FET为电阻器件时,三端双向可控硅开关两端始终存在压降。RON 指定为0.25Ω最大。
三端双向可控硅开关元件上的压降使光电三端双向可控硅开关元件在低压时不太方便,因为低压会降低太多可用电压。例如,在24V电源上出现3V压降意味着您损失了13%。因此,就您而言,“ SSR”似乎是一个更好的选择。不过,您必须查看最大电流。数据表显示为2A,但在“绝对最大额定值”图上显示为1A。我的猜测是应将其读为归一化值,而实际最大值确实为2A,以便在较高温度下降低。


在我的特殊情况下(24VAC)从理论上讲都是合适的,但是这两种解决方案的优缺点是什么?
标记

@Mark-编辑了我的答案。
stevenvh 2011年

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有足够的有趣的事情没有说另一个答案可能有用。
除了添加新材料外,这还将与其他材料重叠,以实现更好的整体完整性。

  • 除特殊情况外,TRIAC是交流开关。

  • 当光驱被驱动到使能电平以上时,将发生开启。如果光电关闭并且TRIAC负载电流高于保持电流,则TRIAC将保持开启状态,直到负载信号的下一个零交叉为止。

    如果将光电二极管留在TRIAC上,它将在随后的过零时重新发射,直到光电二极管关闭。

  • 保持电流: 如果负载电流低于最小 “保持电流”,则一旦光电开关关闭,可控硅就会关闭。此处(第5页)的保持电流最大为25 mA。如果负载电流高于25 mA,则如果光电开关关闭,则TRIAc 一直保持到下一个零交叉为止。因为它们很松散,并且没有指定保持电流的最小值或典型值,所以对于低于25 mA的电流,您可以说的是,当光电开关关闭时,TRIAC 可能会保持开启状态。当切换轻负载时,此参数可能非常重要。

    在说5mA时,您可能会认为 TRIAC是一个过零开关,但事实并非如此。或在10 mA下。如果要在230 VAC或约300 Vpeak上切换感应负载,则负载功率在Vpeak时约为3瓦瞬时。如果在感性负载下在Vpeak处关闭了光电,则可能需要消耗或控制大量的能量。在这种情况下,尽管过零,也可能需要考虑缓冲设计。

  • FET SSR具有2个“背对背”连接的FET。对于直流电,两个FET可以并联连接,将额定电流从1 A增加到2A。

  • TRIAC SSR的最大开关时间为100 ns。FET SSR的运行和释放速度慢约5倍,并且不对称。

  • TRIAC SSR的最大LED要求为5 mA / 10 mA(2个等级)。在示例电路中,他们以该值的两倍来驱动它。FET SSR的最大开启电流为2 mA,典型值为0.5 mA,最小关闭电流为50 uA!

    重要的是,随着光电流的减小,可控硅SSR可能会“只是停止发射”。FET SSR将趋于正常降低。请注意,尽管低FET驱动可能会导致高于预期的IC功耗。

  • TRIAC SSR指定关闭状态输出电压上升的最小速率为100 V / uS。在超过此时间的上升时间,TRIAC可能决定“全部自行打开”。“这可能令人尴尬”。

    FET SSR往往没有这个限制-但是以太快的速度达到输出的上升时间“可能是不明智的”。TRIAC将在打开后保持开启状态。如果成功接通了FET,则此后不久可能会再次关闭。这可能不是好事。

也许更多...

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@Mark-其中一些不同的“功能”可能很有趣。
罗素·麦克马洪

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TRIAC和SCR的导通电压很高,仅比一个二极管压降高一点。MOSFET可以导通,从而使其两端的压降要小得多。在另一方面,控制和驱动电路将更加复杂。

对于低压应用,压降可能很大。对于高电压应用,SCR或TRIAC两端的100 mV电压只是总电压的一小部分,因此无关紧要。因此,双极型与FET组成的更简单的驱动和更高的电压容忍度变得有利。


在我的情况下,驱动器是相似的,因为它们本质上都是(在驱动侧)LED。输出端是最大的区别。
标记

我假设两者都需要类似的缓冲电路,尤其是在驱动感性负载(例如矿山)时?
标记

实际上,双向可控硅不需要那么多的缓冲器,因为它直到当前的过零时才关断。FET的关断将不会与电流同步,因此肯定需要处理感应反冲。
Olin Lathrop
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