Dispositivo de estado sólido para conmutar (muxing) una señal de alta corriente bipolar

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Estoy buscando relés de estado sólido para una aplicación en la que necesito cambiar entre dos transductores diferentes para permitir dos modos de operación diferentes para una sonda acústica. Básicamente, un MUX que permite seleccionar el transductor # 1 o el transductor # 2.

Breve descripción de cómo funciona una ecosonda: la sonda genera un pulso corto (1-10 ms, 60 Vrms) que se emite a través del transductor. Luego, luego, la sonda acústica entra en modo de escucha y recibe el eco devuelto que refleja los objetos y la parte inferior mientras viaja a través de la columna de agua.

El desarrollo de un MUX tiene algunos requisitos desafiantes para este tipo de señal:

  • la transmisión requiere que pase una señal de voltaje relativamente alto (sinusoide de 60 Vrms máx. de 1 a 10 ms de duración), mientras que cuando la ecosonda está escuchando, recibirá una señal que tiene una amplitud baja (< 10 mV).

  • La señal debe pasar sin distorsión (cerca de la curva de transferencia lineal).

  • La señal recibida no debe estar coloreada por ruido (alta relación S / N, > ~ 90 dB).

  • La señal es bipolar.

¿Es esto incluso posible con los SSR? ¿Un mejor dispositivo? Con los relés de estado sólido, me pregunto si un dispositivo con una corriente relativamente alta no funcionará bien con señales bajas durante la recepción (no lineal o demasiado ruidoso). Por supuesto, un relé mecánico resolvería todo esto, pero no duraría tanto si el cambio frecuente y la confiabilidad son importantes (es decir, años).

Supuestos: tanto las señales transmitidas como las recibidas no tienen componente de CC. Transmitir es un tono puro de por ej. 35 kHz. Las señales recibidas serán más de banda ancha, pero serán filtradas en el receptor en el paso de banda. La conmutación entre los transductores 1 y 2 se puede restringir para que solo ocurra cuando el sistema está apagado. Los transductores son de cerámica. La impedancia del transductor a la frecuencia de transmisión es del orden de 1.5 kOhm. Supongamos un máximo de 40 mA inst. Corriente durante el impulso de transmisión. Suponga que no hay timbre en el circuito existente, ya que el pulso de transmisión tiene una envoltura suave (rampa hacia arriba / abajo). Los circuitos de transmisión solo se conectan mientras se transmita el pulso, luego el receptor se conecta y escucha hasta el siguiente ping de transmisión.

    
pregunta kashiraja

2 respuestas

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El uso de algún tipo de relé de estado sólido basado en FET con aislamiento parece un gran ajuste para esta aplicación. OMRON tiene un cartera de FET SSRs ( list ) que probablemente le dará un voltaje de salida razonable y una resistencia de salida en estado. La serie G3VM probablemente tenga las mejores opciones, con versiones de salida de 100V. Pruebe un G3VM-202J1 a 8 ohms en resistencia, 200V; canal único G3VM-201J1 ? O G3VM-101ER 0.2 ohm en la resistencia, 100V?

De IXYS, el LCC120 podría ser otro candidato en 20 ohms y 250V. De Vishay, sugerido por otro hilo , el VO1400AEFTR , pero solo tiene una clasificación de 60V.

Además, si su ciclo de servicio de señal es lo suficientemente bajo, le preocupará menos la limitación / clasificación continua de corriente del SSR FET debido a la menor energía disipada por el dispositivo.

    
respondido por el user2943160
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Hice algo muy similar (hace unos 15 años) para señalar en un bucle de 100 metros que se utiliza para alimentar de forma inductiva múltiples "estaciones".

El uso de solo interruptores electrónicos on-off no proporcionó el aislamiento que requerí. Agregué "interruptores" de cortocircuito en la salida de los interruptores de alimentación para formar efectivamente un divisor de voltaje de relación muy alta. es decir, de manera simplista Vout ~ = Vin (Ron / (Ron + Roff)). Donde Ron es la resistencia de encendido del interruptor de derivación y Roff es la impedancia de apagado del interruptor de alimentación principal. (Yo digo que la impedancia para este último es que mientras que la resistencia del interruptor de encendido domina, el acoplamiento capacitivo del interruptor de apagado se vuelve significativo).

Para CA, un interruptor MOSFET normal no puede manejar señales de CA aplicadas en relación con el interruptor. Esto se debe a que el diodo del cuerpo conduce cuando se aplica polaridad inversa incluso cuando el interruptor está apagado. La (o a) solución es usar dos MOSFET en serie en polaridad opuesta. Fuente a fuente, puerta a puerta y los dos drenajes se convierten en los terminales de entrada de CA. Por ejemplo, los MOSFETS de canal N que activan la compuerta en forma positiva en relación con la fuente, activan tanto el FETS como la fuente y la compuerta de conexión, ya sea mediante una resistencia u opto, o lo que sea que desactive los MOSFET. La conexión de g-g an s-s funciona porque los MOSFET son dos dispositivos de cuadrante y cuando se encienden, se proporciona una conexión independiente de polaridad resistiva desde el drenaje a la fuente.

Un desafío es proporcionar una fuente de alimentación al controlador de la puerta que flota en aproximadamente el nivel de cruce por cero de CA cuando los FETS están apagados y que depende del nivel de la señal de CA cuando los MOSFET están activados. Esto se puede hacer con una fuente de alimentación aislada, una solución bastante económica en la actualidad o con cuidado con la alimentación de diodos y resistencias de los rieles de suministro o para la experimentación de una batería local.

    
respondido por el Russell McMahon

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