Симистор (ы) в качестве переключателя SPDT в среде постоянного тока

Моя цель - переключить с последовательного на параллельное и наоборот 4 автомобильных аккумулятора (12 В / 100 Ач каждый).

До сегодняшнего дня я использовал некоторые реле с фиксацией (перекидные, импульсные реле, назовите их по своему усмотрению) для удовлетворения своих потребностей, и они работают безупречно.

Реле с фиксацией гарантируют, что при их переключении больше не будет расходоваться мощность (пока вы не подадите следующий быстрый импульс на их катушки).

Теперь я попытаюсь сделать то же самое с твердотельными компонентами, поэтому я хочу использовать TRIACS.

«Конкретная» установка у меня вызвала у меня некоторые сомнения: на этапе зарядки я использую лучистое зарядное устройство, которое создает очень своеобразную форму волны, состоящую из множества пиков напряжения, но почти без - или очень мало - ампер; эти пики напряжения легко достигают 300-400 вольт с максимальной частотой 2 МГц, когда батареи разряжены (разряжены), и становятся стабильными до 300 кГц, когда батареи наполовину заряжены (и выше).

Аккумуляторы, заряженные таким образом, становятся «кондиционированными» и могут легко выдерживать очень высокие пики напряжения без «кипения» или нагревания, начиная с их первого процесса лучистой зарядки.

С помощью этой системы, которую я делал тысячи раз, я заряжаю 4 батареи последовательно и, когда они полностью заряжены, я переключаю их на параллельное соединение, а затем разряжаю их через нагрузку (с мощным инвертором, 5,5 кВт), пока они не разрядятся. , поэтому я снова запускаю процесс зарядки, в цикле.

Изучая TRIACS, я читал, что они являются лучшими твердотельными устройствами при работе в области переменного тока, но не так хороши в области постоянного тока.

В моем конкретном сценарии через TRIACS будут проходить два типа «токов»: высокочастотный импульсный постоянный ток со многими пиками напряжения — малые амперы — и непрерывный постоянный ток 12 В, высокие амперы; как и в настройке реле SPDT, задействованные компоненты не одни и те же: в установке с двумя батареями для простоты один переключатель предназначен для фазы зарядки, а два переключателя предназначены для фазы разряда; смотри схему:

схематический

смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab

У меня есть симисторные оптопары BTA41-600B и симисторные оптопары MOC3063, которые можно использовать в качестве драйверов, что может быть правильной настройкой для замены моих фиксирующих реле?

Конечно, описанная выше триака не может выдержать ни 100 ампер... ни 400 ампер, доступных при параллельном соединении аккумуляторов 4x100 Ач, но я хотел бы понять принцип работы и построить небольшой прототип, чтобы увидеть, как твердотельный эквивалент моя текущая система фиксирующих реле может работать.

Помните, мое главное сомнение: как поведет себя симистор, когда через него пройдет импульсный постоянный ток? Будет ли он оставаться «стабильным» (ВКЛ или ВЫКЛ) в соответствии с поданным сигналом на его базу? И, по крайней мере, могут ли они действовать точно так же, как фиксирующие реле, то есть, не потребляя никакой энергии после того, как сигнал был выдан на их базе?

Как вы их коммутируете, чтобы отключить?
После срабатывания как предложить выключить симистор?
@Андяка щёлк! - великие умы думают одинаково - дураки редко расходятся
@JImDearden, конечно, последний, хе-хе
@AndyAka и Джим Дирден: спасибо за быстрый ответ! На данный момент, с реле с фиксацией, я выдаю один импульс 12 В на три катушки реле (которые подключены параллельно), и они переключаются одновременно.
Нет, как бы вы выключили симистор - для его выключения необходимо отключить питание, а это кажется проблематичным в вашей конструкции. Переменный ток, естественно, коммутирует его каждый полупериод, но на постоянном токе этого не произойдет, т.е. после активации он остается активированным.
Возможно, вам следует обратить внимание на MOSFET или IGBT для переключения тока и обеспечения функции фиксации с помощью триггеров.
@JImDearden: я не хочу ни рассеивать мощность на любой фазе заряда/разряда, ни потерь, поэтому я исключил использование MOSFET и IGBT.
@AndyAka: пожалуйста, предложите способ сделать это...
Энди и Джим имеют в виду, что симисторы защелкиваются естественным образом и не отключаются до тех пор, пока ток через них не упадет почти до нуля. Триаки также имеют довольно большое падение напряжения во включенном состоянии (такие огромные потери) по сравнению с хорошим полевым МОП-транзистором и бесполезны для переключения ВЧ. Кроме этого...
@SpehroPefhany: я абсолютно осведомлен о поведении TRIACS. Падение напряжения не является проблемой в моей системе, вместо этого имеет место рассеивание мощности! В моем случае нет необходимости переключать RF: только пульсирующие батареи постоянного тока.
Ватты = Ампер * Вольт. Падение на 1,5 В при среднем токе 100 А приведет к потере не менее 150 Вт. Контакт реле будет тратить впустую, может быть, 1% от этого.
@SpehroPefhany: как указано в моем вопросе, я использую излучающее зарядное устройство с большим количеством вольт и небольшим - если нет - усилителем: если я потеряю некоторые пики напряжения во время процесса, это не будет проблемой для меня. Например, при импульсном напряжении 300 В постоянного тока (400 мА), если симистор сбрасывает 30 В, остается 270 В постоянного тока, что для меня достаточно!
Использование триаков не обязательно: можно также использовать полевые МОП-транзисторы и/или IGBT (с драйвером), но хотелось бы обеспечить минимальное энергопотребление, в частности, на этапе зарядки, и при этом сохранить функцию фиксации, поскольку У меня в настоящее время с моими реле.
@JImDearden: я принял ответ Энди, но вы сделали то же самое в своем третьем комментарии «... МОП-транзисторы или IGBT для переключения тока и обеспечения функции фиксации с помощью триггеров » , чего я не понял с первого взгляда. , мои извинения.
Нет проблем, я думаю, что мы оба были на одной волне, и Энди, безусловно, знает свое дело. Так получилось, что мне пришлось уйти, поэтому у меня все равно не было времени дать полный ответ.

Ответы (2)

После включения симистора его нельзя выключить без отключения питания. Триаки вполне успешно работают на переменном токе, потому что они «коммутируются» циклическим характером формы сигнала переменного тока. Следовательно, вы можете активировать симистор при некотором фазовом угле, и он выключится на 180 или 360 градусов, следовательно, вы получите обычный диммер.

С симистором на постоянном токе нет средств (насколько мне известно) отключить его.

Это приведет к расплавлению вашей цепи, потому что все контакты будут включены, и у вас будет большое короткое замыкание.

Вы говорите, что не хотите потери мощности, но последовательное падение напряжения симистора, естественно, будет намного больше, чем у полевого МОП-транзистора приличного размера. Я считаю, что МОП-транзисторы - это, скорее всего, путь. Посмотрите в техпаспорте параметр V Т М для вашего симистора - заявлено 1,55 вольта при токе проводимости 60 ампер: -

введите описание изображения здесь

Это эквивалентно сопротивлению в открытом состоянии 26 мОм. Доступно множество полевых МОП-транзисторов с сопротивлением менее 5 мОм.

Если вы используете нагрузку в 5 кВт, это ток около 400 ампер (при 12 вольтах) и феноменальное рассеивание мощности для симистора. Просто посмотрите на график.

Под «потерями мощности» я подразумеваю «потребляемую мощность»: когда в моей установке используется MOSFET или IGBT, у вас будет много тепла, рассеиваемого компонентами, а в случае реле с фиксацией — нет.
@Devesh Указанный вами симистор падает на 1,55 вольт при токе 60 ампер - это мощность более 90 Вт и эквивалентное сопротивление в открытом состоянии 26 мОм. Сравните это с MOSFET
да, вы правы в своем сравнении, так что, возможно, комбинация триаков и полевых МОП-транзисторов / IGBT может быть лучшим решением. На этапе зарядки мне нужен компонент, который может выдерживать много напряжений, а на этапе разряда мне нужен другой компонент, который вместо этого может выдерживать много ампер... но как насчет функции фиксации?
Кажется, вы все еще держитесь за симисторы. Забудьте о них и считайте, что лучший подход — это полевые МОП-транзисторы с небольшой схемой управления с низким энергопотреблением, которая (а) управляет полевыми МОП-транзисторами и (б) получает от вас команды относительно того, какое состояние должны принять МОП-транзисторы, т. е. параллельное или последовательное. Просто потому, что симистор защелкивается, это не означает, что вы должны использовать его для защелки MOSFET.
Использование триаков не обязательно: можно также использовать полевые МОП-транзисторы и/или IGBT (с драйвером), но хотелось бы обеспечить минимальное энергопотребление, в частности, на этапе зарядки, и при этом сохранить функцию фиксации, поскольку У меня в настоящее время с моими реле.
возможно, вы предлагаете что-то вроде этого:
Да, я предлагаю небольшую схему фиксации, но способную взаимодействовать с полевым МОП-транзистором, чтобы включать и выключать его.
Спасибо, Энди, за ценные советы, я выберу схему фиксации на основе полевого МОП-транзистора, и это именно то, что я искал!

много лет назад компания Phillips выпустила тиристор GTO = Gate Turn Off, с помощью которого вы также можете отключить тиристор, но они дороже обычных. другой способ выключить тиристор - отключить подачу питания на него хотя бы на долю секунды. Последний сложный способ - обойти его (короткое замыкание) на короткое время, и он отключится, но сделайте это очень коротким или убедитесь, что обходной переключатель может нести нагрузку до тех пор, пока вы нажимаете / включаете его.

Симистор (ы) в качестве переключателя SPDT в среде постоянного тока
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v