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固态继电器介绍及工作原理2HYPERLINKhttp://xie.jdzj.com\t_blankINCLUDEPICTUREhttp://www.jdzj.com/img/xie.gif\*MERGEFORMAT收藏此信息打印该信息添加用户发布来源未知固态继电器的控制信号所需的功率极低,因此可以用弱信号控制强电流同时交流型的SSR采用过零触发技术,使SSR可以安全地用在计算机输出接口,不会像EMR那样产生一系列对计算机的干扰,甚至会导致严重当机比较常用的是DIP封装的型式控制电压和负载电压按使用场合可以分成交流和直流两大类,因此会有DC-AC、DC-DC、AC-AC、AC-DC四种型式,它们分别在交流或直流电源上做负载的开关,不能混用.按负载电源的类型不同可将SSR分为交流固态继电器AC—SSR和直流固态继电器DC—SSRAC—SSR是以双向晶闸管作为开关器件,用来接通或断开交流负载电源的固态继电器AC—SSR的控制触发方式不同,又可分为过零触发型和随机导通型两种过零触发型AC—SSR是当控制信号输入后,在交流电源经过零电压附近时导通,故干扰很小随机导通型AC—SSR则是在交流电源的任一相位上导通或关断,因此在导通瞬间可能产生较大的干扰工作原理 过零触发型AC—SSR为四端器件,其内部电路如图1所示
1、2为输入端,
3、4为输出端R0为限流电阻,光耦合器将输入与输出电路在电气上隔离开,V1构成反相器,R
4、R
5、V2和晶闸管V3组成过零检测电路,UR为双向整流桥,由V3和UR用以获得使双向晶闸管V4开启的双向触发脉冲,R
3、R7为分流电阻,分别用来保护V3和V4,R8和C组成浪涌吸收网络,以吸收电源中带有的尖峰电压或浪涌电流,防止对开关电路产生冲击或干扰要指出的是所谓“过零”并非真的必须是电源电压波形的零处,而一般是指在10~25V或-10~25V区域内进行触发,如图2所示图中交流电压分三个区域,Ⅰ区为-10V~+10V范围,称为死区,在此区域中加入输入信号时不能使SSR导通Ⅱ区为10~25V和-10~25V范围,称为响应区,在此区域内只要加入输入信号,SSR立即导通Ⅲ区为幅值大于25V的范围,称为抑制区在此区域内加入输入信号,SSR的导通被抑制当输入端未加电压信号时,光耦合器的光敏晶体管因未接收光而截止,V1饱和,V3和V4因无触发电压而截止,此时SSR关闭当加入输入信号时,光耦合器中的发光二极管发光,光敏晶体管饱和,使V1截止此时若V3两端电压在-10~25V或10~25V范围内时,只要适当选择分压电阻R4和R5,就可使V2截止,这样使V3触发导通,从而使V4的控制极上得到从R6→UR→V3→UR→R7或反方向的触发脉冲,而使V4导通,使负载接通交流电源而若交流电压波形在图2中的Ⅲ区内时,则因V2饱和而抑制V3和V4的导通,而使SSR被抑制,从而实现了过零触发控制由于10~25V幅值与电源电压幅值相比可近似看作“零”因此,一般就将过零电压粗略地定义为0~±25V,即认为在此区域内,只要加入输入信号,过零触发型AC—SSR都能导通 当输入端电压信号撤除后,光耦合器中的光敏晶体管截止,V1饱和,V3截止,但此时V4仍保持导通,直到负载电流随电源电压减小到小于双向晶闸管的维持电流时,SSR才转为截止 SSR的输出端器件可分为双向晶闸管和两只单向晶闸管反并联形式若负载为电动机一类的感性负载,则其静态电压上升率dv/dt是一个重要参数由于单向晶闸管静态电压上升率200V/μs大大高于双向晶闸管的换向指标10V/μs,因此若采用两只大功率单向晶闸管反并联代替双向晶闸管,一方面可提高输出功率;另一方面也可提高耐浪涌电流的冲击能力,这种SSR称为增强型SSR选型使用时应注意事项在选用小电流规格印刷电路板使用的固态继电器时,因引线端子为高导热材料制成焊接时应在温度小于250℃、时间小于10S的条件下进行,如考虑周围温度的原因,必要时可考虑降额使用,一般将负载电流控制在额定值的1/2以内使用各种负载浪涌特性对SSR的选择许多被控负载在接通瞬间会产生很大的浪涌电流,由于热量来不及散发,很可能使SSR内部可控硅损坏所以用户在选用继电器时应对被控负载的浪涌特性进行分析然后再选择继电器使继电器在保证稳态工作前提下能够承受这个浪涌电流,选择时可参考表2各种负载时的降额系数常温下如所选用的继电器需在工作较频繁、寿命以及可靠性要求较高的场合工作时,则应在表2的基础上再乘以
0.6以确保工作可靠一般在选用时遵循上述原则,在低电压要求信号失真小可选用采用场效应管作输出器件的直流固态继器;如对交流阻性负载和多数感性负载,可选用过零型继电器,这样可延长负载和继电器寿命,也可减小自身的射频干扰如作为相位输出控制时,应选用随机型固态继电器使用环境温度的影响,固态继电器的负载能力受环境温度和自身温升的影响较大,在安装使用过程中应保证其有良好的散热条件,额定工作电流在10A以上的产品应配散热器,100A以上的产品应配散热器加风扇强冷在安装时应注意继电器底部与散热器的良好接触,并考虑涂适量导热硅脂以达到最佳散热效果如继电器长期工作在高温状态下40℃~80℃时,用户可根据厂家提供的最大输出电流与环境温度曲线数据,考虑降额使用来保证正常工作D过流、过压保护措施,在继电器使用时,因过流和负载短路会造成SSR内部输出可控硅永久损坏可考虑在控制回路中增加快速熔断器和空气开关予以保护型选择继电器应选择产品输出保护内置压敏电阻吸收回路和RC缓冲器可吸收浪涌电压和提高dv/dt耐量);也可在继电器输出端并接RC吸收回路和压敏电阻MOV来实现输出保护选用原则是220V选用500V-600V压敏电阻,380V时可选用800V-900V压敏电阻E继电器输入回路信号,在使用时因输入电压过高或输入电流过大超出其规定的额定参数时可考虑在输入端串接分压电阻或在输入端口并接分流电阻以使输入信号不超过其额定参数值在具体使用时控制信号和负载电源要求稳定,波动不应大于10%,否则应采取稳压措施在安装使用时应远离电磁干扰射频干扰源,以防继电器误动失控固态继电器开路且负载端有电压时输出端会有一定的漏电流,在使用或设计时应注意固态继电器失效更换时应尽量选用原型号或技术参数完全相同的产品,以便与原应用线路匹配,保证系统的可靠工作。