Was ist ein SPDT-Halbleiterrelais?

Was ist ein SPDT-Halbleiterrelais?

Alle Schalterkomponenten ( MOSFET , SCR ,  TRIAC , IGBT usw.) im Halbleiterrelais fungieren nur als SPST-Schalter, und im Halbleiterrelais gibt es keine einzelne Komponente mit SPDT-Funktion. Außerdem wird der Optokoppler (mit optoelektronischer Isolationsfunktion) im normalen Halbleiterrelais als Signalübertragungskomponente verwendet, sodass der Eingangssteuerkreis des SSR-Schalters gegenüber seinem Ausgangsstromkreis elektrisch isoliert ist. Wenn daher ein SPDT-Halbleiterrelais erforderlich ist, können wir den SPST-SSR-Schalter nur unter Verwendung einer speziellen Schaltung modifizieren. Und wegen der elektronischenSchalterkomponenten, SPDT-Halbleiterrelais sind effizienter und verbrauchen weniger Strom als mechanische SPDT-Relais.

Die Grundlagen der SPDT-SSR-Schalterstruktur unterscheiden sich geringfügig von der SPDT-Schalterstruktur:
"Pole" - "Throw (Throw A und Throw B)":
"Allzweck- Push-Pull- Ausgänge (GPout) ^① " - " Dioden und Fotodioden ";
" Photodiodenarray ^② " - " N-Kanal- Anreicherungsmodus-MOSFET und N-Kanal- Verarmungsmodus-MOSFET "
Offen: Wenn der Pol auf einen Wurf getrennt ist, wird der Zustand dieses Wurfs als offener Zustand oder offen bezeichnet.
Schließen: Wenn die Stange mit einem Wurf verbunden ist, wird der Zustand dieses Wurfs als Schließzustand oder Schließzustand bezeichnet.
Wenn die Wurfschaltung standardmäßig von der Stange getrennt ist (wenn die Stange nicht erregt oder aufgeladen ist oder der Spannungspegel an der Stange Null ist), wird diese Wurfschaltung als normalerweise offener Stromkreis (Schließer, Schließer) bezeichnet. und der Halbleiterrelaisschalter wird als normal offener SSR-Schalter (NO SSR-Schalter, N / O SSR-Schalter) bezeichnet.
NC (Öffner): Wenn der Wurfschaltkreis standardmäßig mit dem Pol verbunden ist (wenn der Pol nicht erregt oder geladen ist oder der Spannungspegel am Pol Null ist), wird dieser Wurfschaltkreis als Öffner (Öffner) bezeichnet , N / C-Schaltung) und der Halbleiterrelaisschalter werden als normal geschlossener SSR-Schalter (NC-SSR-Schalter, N / C-SSR-Schalter) bezeichnet.
① Push-Pull-Ausgänge: Die Push-Pull-Ausgänge werden normalerweise für zwei Trioden verwendet, die von zwei komplementären Signalen gesteuert werden (dh, wenn ein Transistor eingeschaltet ist, muss der andere Transistor ausgeschaltet sein). Die Gegentaktausgänge können den Hochspannungspegel und den Niederspannungspegel ausgeben, die beide in der Lage sind, die Schalterkomponenten anzusteuern.
② Fotodiodenarray: Der Fotodiodenstapel wird zum Ansteuern eines MOSFET-Paars oder eines IGBT verwendet.

2.1 Wie funktioniert der SPDT SSR Switch?

Gemäß „Pole-Throw“ können SPDT-Halbleiterrelais in zwei Typen unterteilt werden: Push-Pull-Typ und Photodiode-Array-Typ.

1) Push-Pull-SPDT-Halbleiterrelais

Das gemeinsame Schaltbild des Push-Pull-SPDT-SSR-Relais (siehe Abbildung 7). Der Push-Pull-SPDT-SSR-Schalter besteht aus zwei LEDs ( D1 , D2 ) und zwei Photo-TRIACs ( TRIAC1 , TRIAC2 ). D1 und TRIAC1 bilden die CIRCUIT1 und D2 und TRIAC2 bilden die CIRCUIT2 . Das Gegentaktsignal ( GPout ) wird am Eingangssteuerungsanschluss des SPDT-SSR erzeugt, und LOAD1 und LOAD2 werden an die beiden Ausgangsanschlüsse des SPDT-SSR-Relais angeschlossen.

Entsprechend dem GPout-Signal gibt es drei Zustände des SPDT-Halbleiterrelais:

1. Wenn an der Eingangsklemme ein niedriger Spannungspegel erzeugt wird, wird D2 ausgeschaltet und D1 eingeschaltet und TRIAC1 leitet, dann wird CIRCUIT1 geschlossen und schließlich LOAD1 eingeschaltet.
2. Wenn an der Eingangsklemme ein hoher Spannungspegel erzeugt wird, wird D1 ausgeschaltet und D2 eingeschaltet und TRIAC2 leitet, dann wird CIRCUIT2 geschlossen und schließlich LOAD2 eingeschaltet.
3. Liegt am Eingangsanschluss kein Signal an, werden D1 und D2 ausgeschaltet und CIRCUIT1 und CIRCUIT2 werden nicht eingeschaltet.

Hinweis: Da die GPout-Ausgänge und die Betriebsspannung der LED bestimmte Grenzwerte und Anforderungen erfüllen müssen, ist die Anwendung von Push-Pull-SPDT-Halbleiterrelais nicht sehr umfangreich.

2) SPDT-Halbleiterrelais vom Photodiodenarray-Typ

Das Folgende zeigt das gemeinsame Schaltbild des Fotodiodenarray-SPDT-SSR-Relais (wie in Abbildung 8 gezeigt), das mit Gleichstrom- und Wechselstromversorgung arbeiten kann. Die Photodiode-Array - Typ SPDT SSR Schalter besteht aus einem Photodiodenarray ( D1 ) und vier N-MOSFETs ( MOS1 und MOS2 sind Anreicherungs-N-MOSFETs ^③ ; MOS3 und MOS4 sind Verarmungs-N-MOSFETs ^④ ). MOS1 und MOS2 bilden die CIRCUIT1 und MOS3 und MOS4 bilden die CIRCUIT2 . Es gibt 5 Ausgangsanschlüsse, Port1 , Port2 , Port3 , Port4 , Port5und der Port1 ist der gemeinsame Anschluss. LOAD1 und LOAD2 sind mit dem SPDT-Schalter verbunden.

③ Der N-Kanal-MOSFET im Anreicherungsmodus wird eingeschaltet, wenn Vgs > Vgs (th) ^⑤ , andernfalls wird er nicht ^leitend .
④ Der N-Kanal-MOSFET im Verarmungsmodus wird bei Eingang Null eingeschaltet und ausgeschaltet, wenn seine Vgs negativ sind.
⑤ Vgs ist die Spannung von Gate zu Source ; Vgs (th) ist die Schwellenspannung von Gate zu Source.

1. Gleichstromversorgung
Wenn das Fotodiodenarray-SPDT-SSR-Relais in einer Gleichstromversorgung arbeitet, sollte LOAD1 an PORT2 und LOAD2 an PORT4 angeschlossen sein, damit MOS2 und MOS4 nicht funktionieren.

Wenn das Photodiodenarray deaktiviert ist, liegt die Gate-Spannung des MOS1 unter seiner Schwellenspannung und schaltet nicht ein, sodass das LOAD1 ausgeschaltet wird. Die Gate-Spannung des MOS3 ist null und leitet, so dass LOAD2 eingeschaltet wird (wie in Abbildung 9 gezeigt).

Wenn das Photodiodenarray aktiviert ist, liegt die Gate-Spannung des MOS1 über seiner Schwellenspannung und wird eingeschaltet, so dass der LOAD1 eingeschaltet wird. Die Gate-Spannung des MOS3 ist negativ und leitet nicht. Daher wird LOAD2 ausgeschaltet (siehe Abbildung 10).

2. Wechselstromversorgung
Wenn das Fotodiodenarray-SPDT-SSR-Relais in einer Wechselstromversorgung arbeitet, muss LOAD1 an PORT3 und LOAD2 an PORT5 angeschlossen werden.

Wenn die Fotodiodenanordnung deaktiviert ist, liegt die Gate-Spannung von MOS1 und MOS2 unter ihrer Schwellenspannung und wird nicht eingeschaltet, sodass LOAD1 ausgeschaltet wird. Die Gate-Spannung von MOS3 und MOS4 ist null und leitet, sodass LOAD2 eingeschaltet wird (siehe Abbildung 11).

Wenn die Fotodiodenanordnung aktiviert ist, liegt die Gate-Spannung von MOS1 und MOS2 über ihrer Schwellenspannung und wird eingeschaltet, so dass LOAD1 eingeschaltet wird. Die Gate-Spannung von MOS3 und MOS4 ist negativ und leitet nicht. Daher wird LOAD2 ausgeschaltet (siehe Abbildung 12).

Hinweis: Aufgrund der Eigenschaften von N-Kanal-Anreicherungs-MOSFETs und N-Kanal-Verarmungs-MOSFETs werden diese Art von Halbleiterrelais häufig zur Steuerung des DC-Lastkreises und des AC-Lastkreises verwendet.