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1、固態(tài)繼電器的分類與工作原理固態(tài)繼電器的分類與工作原理固態(tài)繼電器(SolidStateRelays縮寫SSR)是一種無觸點(diǎn)電子開關(guān),由分立元器件、膜固定電阻網(wǎng)絡(luò)和芯片,采用混合工藝組裝來實(shí)現(xiàn)控制回路(輸入電路)與負(fù)載回路(輸出電路)的電隔離及信號(hào)耦合,由固態(tài)器件實(shí)現(xiàn)負(fù)載的通斷切換功能,內(nèi)部無任何可動(dòng)部件。盡管市場(chǎng)上的固態(tài)繼電器型號(hào)規(guī)格繁多,但它們的工作原理基本上是相似的。主要由輸入(控制)電路,驅(qū)動(dòng)電路和輸出(負(fù)載)電路三部分組成。固態(tài)繼
2、電器的輸入電路是為輸入控制信號(hào)提供一個(gè)回路,使之成為固態(tài)繼電器的觸發(fā)信號(hào)源。固態(tài)繼電器的輸入電路多為直流輸入,個(gè)別的為交流輸入。直流輸入電路又分為阻性輸入和恒流輸入。阻性輸入電路的輸入控制電流隨輸入電壓呈線性的正向變化。恒流輸入電路,在輸入電壓達(dá)到一定值時(shí),電流不再隨電壓的升高而明顯增大,這種繼電器可適用于相當(dāng)寬的輸入電壓范圍。固態(tài)繼電器的驅(qū)動(dòng)電路可以包括隔離耦合電路、功能電路和觸發(fā)電路三部分。隔離耦合電路,目前多采用光電耦合器和高頻變
3、壓器兩種電路形式。常用的光電耦合器有光-三極管、光-雙向可控硅、光-二極管陣列(光-伏)等。高頻變壓器耦合,是在一定的輸入電壓下,形成約10MHz的自激振蕩,通過變壓器磁芯將高頻信號(hào)傳遞到變壓器次級(jí)。功能電路可包括檢波整流、過零、加速、保護(hù)、顯示等各種功能電路。觸發(fā)電路的作用是給輸出器件提供觸發(fā)信號(hào)。固態(tài)繼電器的輸出電路是在觸發(fā)信號(hào)的控制下,實(shí)現(xiàn)固態(tài)繼電器的通斷切換。輸出電路主要由輸出器件(芯片)和起瞬態(tài)抑制作用的吸收回路組成,有時(shí)還包
4、括反饋電路。目前,各種固態(tài)繼電器使用的輸出器件主要有晶體三極管(Transist)、單向可控硅(Thyrist或SCR)、雙向可控硅(Triac)、MOS場(chǎng)效應(yīng)管(MOSFET)、絕緣柵型雙極晶體管(IGBT)等。固態(tài)繼電器原理固態(tài)繼電器(SolidstateRelaySSR)是一種由固態(tài)電子組件組成的新型無觸點(diǎn)開關(guān),利用電子組件(如開關(guān)三極管、雙向可控硅等半導(dǎo)體組件)的開關(guān)特性,達(dá)到無觸點(diǎn)、無火花、而能接通和斷開電路的目的,因此又被稱
5、為“無觸點(diǎn)開關(guān)”。相對(duì)于以往的“線圈—簧片觸點(diǎn)式”繼電器(ElectromechanicalRelayEMR),SSR沒有任何可動(dòng)的機(jī)械零件,工作中也沒有任何機(jī)械動(dòng)作,具有超越EMR的優(yōu)勢(shì),如反應(yīng)快、可靠度高、壽命長(zhǎng)(SSR的開關(guān)次數(shù)可達(dá)108“109次,比一般EMR的106高出百倍)、無動(dòng)作噪聲、耐震、耐機(jī)械沖擊、具有良好的防潮防霉防腐特性。這些特點(diǎn)使SSR在軍事、化工、和各種工業(yè)民用電控設(shè)備中均有廣泛應(yīng)用。固態(tài)繼電器的控制信號(hào)所需的
6、功率極低,因此可以用弱信號(hào)控制強(qiáng)電流。同時(shí)交流型的SSR采用過零觸發(fā)技術(shù),使SSR可以安全地用在計(jì)算機(jī)輸出接口,不會(huì)像EMR那樣產(chǎn)生一系列對(duì)計(jì)算機(jī)的干擾,甚至?xí)?dǎo)致嚴(yán)重當(dāng)機(jī)。比較常用的是DIP封裝的型式??刂齐妷汉拓?fù)載電壓按使用場(chǎng)合可以分成交流和直流兩大類,因此會(huì)有DCAC、DCDC、ACAC、ACDC四種型式,它們分別在交流或直流電源上做負(fù)載的開關(guān),不能混用.按負(fù)載電源的類型不同可將SSR分為交流固態(tài)繼電器(AC—SSR)和直流固態(tài)繼
7、電器(DC—SSR)。AC—SSR是以雙向晶閘管作為開關(guān)器件,用來接通或斷開交流負(fù)載電源的固態(tài)繼電器。AC—SSR的控制觸發(fā)方式不同,又可分為過零觸發(fā)型和隨機(jī)導(dǎo)通型兩種。過零觸發(fā)型AC—SSR是當(dāng)控制信號(hào)輸入后,在交流電源經(jīng)過零電壓附近時(shí)導(dǎo)通,故干擾很小。隨機(jī)導(dǎo)通型AC—SSR則是在交流電源的任一相位上導(dǎo)通或關(guān)斷,因此在導(dǎo)通瞬間可能產(chǎn)生較大的干擾。12工作原理2.選型使用時(shí)應(yīng)注意事項(xiàng)2.1在選用小電流規(guī)格印刷電路板使用的固態(tài)繼電器時(shí),因
8、引線端子為高導(dǎo)熱材料制成焊接時(shí)應(yīng)在溫度小于250℃、時(shí)間小于10S的條件下進(jìn)行,如考慮周圍溫度的原因,必要時(shí)可考慮降額使用,一般將負(fù)載電流控制在額定值的12以內(nèi)使用。2.2各種負(fù)載浪涌特性對(duì)SSR的選擇許多被控負(fù)載在接通瞬間會(huì)產(chǎn)生很大的浪涌電流,由于熱量來不及散發(fā),很可能使SSR內(nèi)部可控硅損壞所以用戶在選用繼電器時(shí)應(yīng)對(duì)被控負(fù)載的浪涌特性進(jìn)行分析然后再選擇繼電器。使繼電器在保證穩(wěn)態(tài)工作前提下能夠承受這個(gè)浪涌電流,選擇時(shí)可參考表2各種負(fù)載時(shí)
9、的降額系數(shù)(常溫下)。如所選用的繼電器需在工作較頻繁、壽命以及可靠性要求較高的場(chǎng)合工作時(shí),則應(yīng)在表2的基礎(chǔ)上再乘以0.6以確保工作可靠。一般在選用時(shí)遵循上述原則,在低電壓要求信號(hào)失真小可選用采用場(chǎng)效應(yīng)管作輸出器件的直流固態(tài)繼器;如對(duì)交流阻性負(fù)載和多數(shù)感性負(fù)載,可選用過零型繼電器,這樣可延長(zhǎng)負(fù)載和繼電器壽命,也可減小自身的射頻干擾。如作為相位輸出控制時(shí),應(yīng)選用隨機(jī)型固態(tài)繼電器。2.3使用環(huán)境溫度的影響固態(tài)繼電器的負(fù)載能力受環(huán)境溫度和自身溫
10、升的影響較大,在安裝使用過程中應(yīng)保證其有良好的散熱條件,額定工作電流在10A以上的產(chǎn)品應(yīng)配散熱器,100A以上的產(chǎn)品應(yīng)配散熱器加風(fēng)扇強(qiáng)冷。在安裝時(shí)應(yīng)注意繼電器底部與散熱器的良好接觸,并考慮涂適量導(dǎo)熱硅脂以達(dá)到最佳散熱效果。如繼電器長(zhǎng)期工作在高溫狀態(tài)下(40℃~80℃)時(shí),用戶可根據(jù)廠家提供的最大輸出電流與環(huán)境溫度曲線數(shù)據(jù),考慮降額使用來保證正常工作。2.4過流、過壓保護(hù)措施在繼電器使用時(shí),因過流和負(fù)載短路會(huì)造成SSR內(nèi)部輸出可控硅永久損
11、壞可考慮在控制回路中增加快速熔斷器和空氣開關(guān)予以保護(hù)型(選擇繼電器應(yīng)選擇產(chǎn)品輸出保護(hù)內(nèi)置壓敏電阻吸收回路和RC緩沖器可吸收浪涌電壓和提高dvdt耐量);也可在繼電器輸出端并接RC吸收回路和壓敏電阻(MOV)來實(shí)現(xiàn)輸出保護(hù)。選用原則是220V選用500V600V壓敏電阻,380V時(shí)可選用800V900V壓敏電阻。2.5繼電器輸入回路信號(hào)在使用時(shí)因輸入電壓過高或輸入電流過大超出其規(guī)定的額定參數(shù)時(shí)可考慮在輸入端串接分壓電阻或在輸入端口并接分流
12、電阻以使輸入信號(hào)不超過其額定參數(shù)值。2.6在具體使用時(shí)控制信號(hào)和負(fù)載電源要求穩(wěn)定,波動(dòng)不應(yīng)大于10%,否則應(yīng)采取穩(wěn)壓措施。2.7在安裝使用時(shí)應(yīng)遠(yuǎn)離電磁干擾射頻干擾源,以防繼電器誤動(dòng)失控。2.8固態(tài)繼電器開路且負(fù)載端有電壓時(shí)輸出端會(huì)有一定的漏電流,在使用或設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意。2.9固態(tài)繼電器失效更換時(shí)應(yīng)盡量選用原型號(hào)或技術(shù)參數(shù)完全相同的產(chǎn)品,以便與原應(yīng)用線路匹配,保證系統(tǒng)的可靠工作。固態(tài)繼電器簡(jiǎn)介一什么是固態(tài)繼電器?固態(tài)繼電器(SSR)
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