什么是固态继电器及固态继电器的原理.
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固态继电器工作原理解析固态继电器(Solid State Relay,SSR)是一种电子开关设备,用于控制电流的流动。
与传统的机械继电器相比,固态继电器没有机械部件,并且具有更高的工作速度、更长的寿命和更好的可靠性。
固态继电器主要由输入电路、控制电路和输出电路组成。
1.输入电路:输入电路是控制固态继电器的关键部分。
它接收来自控制信号源的电流或电压,并将其转化成适合控制电路使用的信号。
输入电路通常由光电耦合器组成,光电耦合器使用光学器件将电信号与光信号隔离,避免了电气噪声和电磁干扰的影响。
2.控制电路:控制电路是固态继电器的核心部分。
它接收来自输入电路的信号,并通过内部的晶体管、触发电路等元件将信号转换成适合驱动输出电路的电流或电压。
控制电路通常使用半导体器件如晶体管和集成电路来实现信号的放大、滤波和保护等功能。
3.输出电路:输出电路是固态继电器实现电流开关的关键部分。
它通常由半导体开关元件(例如二极管、晶闸管或场效应管等)组成,这些元件可以根据控制电路的信号来开关电流通路。
输出电路通常具有较低的导通电阻和较高的绝缘电阻,以确保稳定和可靠的电流流动。
1.开通状态:当输入电路接收到控制信号时,控制电路解析信号并通过内部的电子元件将信号放大到足以驱动输出电路的电流或电压。
输出电路中的半导体开关元件处于导通状态,电流可以顺利通过继电器,从而实现电路的通断控制。
2.断开状态:当输入电路断开控制信号时,控制电路停止放大信号并控制输出电路断开。
输出电路中的半导体开关元件处于关断状态,电路中的电流无法流通,从而实现电路的断开。
1.快速工作:相对于机械继电器,固态继电器具有更快的开关速度。
它们没有机械运动部件,因此开关时间更短,响应速度更快。
2.长寿命:固态继电器的寿命通常比机械继电器更长。
它们没有机械磨损的问题,可以长时间稳定工作。
3.可靠性高:固态继电器具有较高的可靠性,不易受到外部环境的影响。
它们能够抵抗冲击、振动和电磁干扰等,可以在恶劣的工作环境下使用。
固态继电器工作原理和接线图固态继电器(Solid State Relay,简称 SSR)是一种在电路中能够替代传统电磁继电器的电器开关设备。
SSR利用固体半导体器件和电子控制电路代替了传统电磁继电器中的电磁绕组,使其具有更快的开关速度、更长的寿命和更低的电磁干扰等优点。
工作原理固态继电器主要由输入控制电路、输出驱动电路和负载控制电路组成。
其工作原理如下: 1. 输入控制电路接收外部控制信号后,通过控制电路中的光电耦合器转换成内部控制信号。
2. 内部控制信号驱动输出驱动电路,激活固体三极管或MOS场效应管等半导体器件。
3. 输出驱动电路中的半导体器件工作时,将负载端回路打通,实现对负载的开关控制。
接线图示例下面是一个常见的固态继电器接线图示例:+---------+ +---------+| | | |----| Load |------| Relay |----| | | |+---------+ +---------+| ||---------------|--------------------- Load| |+-----+ +-----+| | | || +--+ +--+ || | | |+--| Control In +--+| |+---------------+在上图中,Load为负载,Relay为固态继电器,Control In为控制输入端。
通过外部控制信号加在Control In端,可以控制固态继电器的工作状态,对Load进行开关控制。
固态继电器工作原理简单清晰,能够有效取代传统电磁继电器在许多电路控制中的应用,提高了电气设备的可靠性和控制效果。
固态继电器的工作原理及作用继电器是一种利用电磁作用来控制大电流的开关装置。
传统的电磁继电器具有机械结构,容易受到机械磨损和振动的影响,导致寿命短、可靠性差等问题。
为了解决这些问题,固态继电器(Solid State Relay,简称SSR)应运而生。
固态继电器是一种半导体器件,它不需要机械结构,具有寿命长、可靠性高、响应速度快、体积小等优点,被广泛应用于工业自动化、电气控制等领域。
一、固态继电器的工作原理固态继电器的主要组成部分是输入电路、控制电路和输出电路。
输入电路用于接收控制信号,控制电路将输入信号转换为驱动输出电路的信号,输出电路则控制负载电流的开关。
固态继电器的输出电路通常由两个反向并联的晶体管组成,它们的控制端相互连接,形成一个共阳或共阴电路。
当控制电路的信号为低电平时,输出电路中的晶体管都处于截止状态,负载电路断开。
当控制电路的信号为高电平时,输出电路中的晶体管都处于导通状态,负载电路闭合。
固态继电器的控制电路通常采用光电耦合器,它是由发光二极管和光敏三极管组成的。
当输入电路的信号为高电平时,发光二极管发出的光线照射到光敏三极管上,使其导通,从而产生一个驱动输出电路的信号。
当输入电路的信号为低电平时,发光二极管不发出光线,光敏三极管不导通,输出电路中的晶体管都处于截止状态,负载电路断开。
二、固态继电器的作用固态继电器的作用是控制负载电流的开关。
负载可以是灯泡、电机、加热器、风扇等电器设备,也可以是电容、电感、电阻等电路元件。
固态继电器可以通过控制电路的信号,实现对负载电流的精确控制。
它具有以下优点:1.寿命长。
固态继电器不需要机械结构,不存在机械磨损和振动的问题,寿命可达数十万次以上。
2.可靠性高。
固态继电器的输出电路采用晶体管,响应速度快,不受电磁干扰和浪涌电流的影响,具有较高的可靠性。
3.响应速度快。
固态继电器的控制电路采用光电耦合器,响应速度可达微秒级,可适用于高速开关控制。
4.体积小。
固态继电器原理范文固态继电器(Solid State Relay,SSR)是一种使用半导体材料代替传统机械继电器的电子设备。
它可以实现类似于机械继电器的开关功能,但具有更高的可靠性、更长的寿命和更小的尺寸。
本文将详细介绍固态继电器的原理及其工作原理。
固态继电器的原理基于半导体材料的特性,主要由驱动电路、输入电路、输出电路和隔离电路等部分组成。
其中,驱动电路负责将控制信号转换为适合激励输入电路工作的信号,输入电路将驱动信号传递给输出电路,输出电路用于控制负载的开关动作,而隔离电路则用于实现输入和输出之间的电气隔离,保证其安全性和可靠性。
在固态继电器中,输出电路由一个或多个半导体开关组成。
当输入信号施加在输入电路上时,驱动电路会根据输入信号的特性来产生适当的控制信号,并将其传递给输出电路。
输出电路中的半导体开关会根据驱动信号的变化而开启或关闭,从而控制电流是否能够流通。
当驱动信号为低电平时,输出电路中的半导体开关会关闭,从而阻止电流流过负载。
相反,当驱动信号为高电平时,输出电路中的半导体开关会开启,电流可以流经负载并实现通断控制。
相比传统机械继电器,固态继电器具有以下优点:1.高可靠性:固态继电器不含有机械移动部件,因此不容易受到振动、冲击或颤动等外力的影响,具有更长的寿命和更高的可靠性。
2.高速度:半导体开关具有很快的开关速度和响应时间,使得固态继电器可以实现快速的开关操作。
3.低功耗:固态继电器的驱动电路采用低功耗的半导体器件,相较于传统机械继电器的电磁驱动系统,具有更低的功耗。
4.小尺寸:由于使用半导体器件代替了传统机械结构,固态继电器具有更小的尺寸和更轻的重量,适用于空间有限的应用场景。
5.电气隔离:固态继电器具有良好的电气隔离性能,能够有效隔离输入和输出,提高系统的安全性。
然而,固态继电器也存在一些限制,包括:1.电流限制:固态继电器输出电流的承载能力有限,通常较小于机械继电器,因此需要根据负载电流选择合适的固态继电器。
固态继电器及工作原理固态继电器及工作原理一.固态继电器二.固态继电器(SOLIDSTATE RELAYS),简写成“SSR”,是一种全部由固态电子元件组成的新型无触点开关器件,它利用电子元件(如开关三极管、双向可控硅等半导体器件)的开关特性,可达到无触点无火花地接通和断开电路的目的,因此又被称为“无触点开关”,固态继电器与传统的电磁继电器(EMR)相比,是一种没有机械、不含运动零部件的继电器,但具有与电磁继电器本质上相同功能。
固态继电器按其工作性质分直流输入-交流输出型、直流输入-直流输出型、交流输入-交流输出型、交流输入-直流输出型。
按其结构分机架安装型(面板安装)、线路板安装型。
二.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,R4、R5、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,R3、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-(10~25)V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-(10~25)V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。
固态继电器的作用及原理
1 固态继电器
固态继电器(Solid State Relay,SSR)是实现不同电路间信号互
联的新型元件,它也被称为固态转换器,它采用半导体而不是传统继
电器的磁性元件进行作动,具有可靠性高、消耗电力小、响应速度快、可半永久性安装和易维护等特点。
通常具有多种电路,可以直接与微
机接口,实际应用非常广泛。
2 工作原理
固态继电器是将低电压信号控制转换成高压信号的元件,由四部
分组成:控制电路,输入终端,特殊功能及继电器开关部件。
在一般条件下,控制电路和输入终端会实现低电压信号通过后,
立即出现高电压,继电器片的接点断开,从而实现控制电路的双向切换,达到控制的目的。
3 应用
由于固态继电器具有体积小、节能、稳定性好等特点,因此在很
多工业无线传输系统中应用非常广泛,包括与智能能耗控制系统、温
控系统、智能化报警系统、自动控制及监测系统等的连接。
它也通常
用于各种家用电器的自动控制系统,如电视机、洗衣机等,同时还能
用于照明控制系统、电梯控制系统、印刷机控制系统、空调控制系统
等的应用。
固态继电器原理及接线方法固态继电器(Solid State Relay,简称SSR)是一种非接触式的电力控制元件,它能够将微弱的控制信号转换成相应的高功率负载输出信号,实现电路的开关控制。
本文将介绍固态继电器的原理以及常见的接线方法。
固态继电器由输入控制电路、输出负载电路和隔离传导电路三部分组成。
输入控制电路通常由光电耦合器和触发电路构成,它可以实现高低电平的转换,将来自低压电路的微弱控制信号转换为高压电路的驱动信号。
输出负载电路由一对双向可控硅三极管和电流保护电路构成,它可以根据输入控制信号的变化打开或关闭电路,并将高功率的负载电流传导至外部负载。
隔离传导电路则起到隔离输入与输出电路的作用,避免输入与输出电路之间的电气干扰。
1.直流控制接线:直流控制接线方式包括无源式和有源式两种方式。
(1)无源式直流控制接线方法:这种接线方法是将固态继电器的控制端与直流信号源相连,其中直流信号源可以是直流电源、开关、传感器等。
具体接线方法为:将正极(+)与控制端(+)相连,负极(-)与控制端(-)相连。
在这种方式下,只需要将直流信号源的电压高于触发电压即可激活固态继电器。
此时,当外部触发电路通电,通过光电耦合器输出的光电信号就能够导通SSR的输出端,实现电路的开关控制。
(2)有源式直流控制接线方法:这种接线方法是在无源式直流控制接线的基础上加入控制电源,以增强驱动能力和稳定性。
具体接线方法为:将固态继电器的控制端与控制信号源相连,控制信号源可以是可控硅、继电器、PLC等。
在这种方式下,通过控制信号源的开关状态,控制电源的导通与否,从而实现固态继电器的驱动。
2.交流控制接线:交流控制接线方式包括零火控制接线和触发控制接线两种方式。
(1)零火控制接线方法:这种接线方法是将固态继电器的控制端与零线相连,控制端不接接地线。
具体接线方法为:将控制端与电源的零线相连,在这种方式下,固态继电器的输出信号与交流输入电源的零线同步,从而实现电路的控制。
什么是固态继电器及固态继电器的原理1.什么是固态继电器,有什么优缺点?固态继电器(亦称固体继电器)英文名称为Solid State Relay,简称SSR。
它是用半导体器件代替传统电接点作为切换装置的具有继电器特性的无触点开关器件,单相SSR为四端有源器件,其中两个输入控制端,两个输出端,输入输出间为光隔离,输入端加上直流或脉冲信号到一定电流值后,输出端就能从断态转变成通态。
固态继电器工作可靠,寿命长,无噪声,无火花,无电磁干扰,开关速度快,抗干扰能力强,且体积小,耐冲击,耐振荡,防爆、防潮、防腐蚀、能与TTL、DTL、HTL等逻辑电路兼容,以微小的控制信号达到直接驱动大电流负载。
主要不足是存在通态压降(需相应散热措施),有断态漏电流,交直流不能通用,触点组数少,另外过电流、过电压及电压上升率、电流上升率等指标差。
2. 固态继电器可应用于哪些场合?固态继电器目前已广泛应用于计算机外围接口装置,电炉加热恒温系统,数控机械,遥控系统、工业自动化装置;信号灯、闪烁器、照明舞台灯光控制系统;仪器仪表、医疗器械、复印机、自动洗衣机;自动消防,保安系统,以及作为电网功率因素补偿的电力电容的切换开关等等,另外在化工、煤矿等需防爆、防潮、防腐蚀场合中都有大量使用。
3.固态继电器可分为哪些类型?交流固态继电器按开关方式分有电压过零导通型(简称过零型)和随机导通型(简称随机型);按输出开关元件分有双向可控硅输出型(普通型)和单向可控硅反并联型(增强型);按安装方式分有印刷线路板上用的针插式(自然冷却,不必带散热器)和固定在金属底板上的装置式(靠散热器冷却);另外输入端又有宽范围输入(DC3-32V)的恒流源型和串电阻限流型等。
4.过零型SSR与随机型SSR在用途上有什么区别?过零型SSR用作“开关”切换(从“开关”切换功能而言即等同于普通的继电器或接触器),我们通常讲的固态继电器多数都为过零型(过零型SSR只能“开关”不能“调压”)。
固态继电器(SolidStateRelay,缩写SSR ),是由微电子电路,分立电子器件, 电力电子功率器件组成的无触点开关。
用隔离器件实现了控制端与负载端的隔离。
固态继电器的输入端用微小的控制信号,达到直接驱动大电流负载。
与传统继电 器相比,最大的特点在于无触点开关。
一、 什么是固态继电器固态继电器是一种全部由固态电子元件组成的新型无触点开关器件,它利用电子 元件(如开关三极管、双向可控硅等半导体器件)的开关特性,可达到无触点无 火花地接通和断开电路的目的,因此又被称为“无触点开关”。
固态继电器是一 种四端有源器件,其中两个端子为输入控制端,另外两端为输出受控端。
它既有 放大驱动作用,又有隔离作用,很适合驱动大功率开关式执行机构,较之电磁继 电器可靠性更高,且无触点、寿命长、响应速度快,对外界的干扰也小,已被得 到广泛应用。
二、 固态继电器结构及原理常用固态继电器几乎都是模块化的四端有源器件,其中两端为输入控制端,另外 两端为输出受控端,其基本构成如下图所示。
器件中多采用光电耦合器实现输入 与输出之间的电气隔离。
输出受控端利用开关三极管、双向晶闸管等半导体器件 的开关特性,实现无触点、无火花地接通和断开外接控制电路的目的。
整个器件 无可动部件及触点,可实现相当于常用电磁继电器一样的功能。
只是相比传统电 磁继电器,可通断的负载一般比较小。
固态继电器按输出端极性的不同,可分为直流式和交流式两大类。
直流固态继电 器(DC-SSR )控制电压由输入端IN 输入,通过光电耦合器将控制信号耦合至接 收电路,经放大处理后驱动开关三极管VT 导通。
显然,直流固态继电器的输出 端OUT 在接入被控电路回路中时,是有正、负极之分的。
交流固态继电器(AC-SSR ) 的电路原理与直流固态继电器不同的是,其开关元件采用了双向晶闸管VS 或其 他交流开关,因此它的输出端OUT 无正、负极之分,可以控制交流回路的通断。
直流固态继电器工作原理及接线使用方法直流固态继电器是一种常用的电力电子开关,它具有高可靠性、长寿命、高灵敏度等优点。
本文将从工作原理和接线使用方法两个方面进行详细介绍。
一、直流固态继电器的工作原理1.1 什么是直流固态继电器?直流固态继电器是一种新型的电力电子开关,它采用半导体器件作为开关元件,具有体积小、重量轻、响应速度快、无噪音等优点。
它可以替代传统的机械式或电磁式继电器,广泛应用于各种控制系统中。
1.2 直流固态继电器的工作原理直流固态继电器的工作原理是通过控制半导体器件的导通和截止来实现电路的开关。
当控制信号施加到继电器上时,半导体器件中的PN结会发生变化,从而使半导体器件导通或截止。
导通状态下,负载得到电源;截止状态下,负载失去电源。
通过改变控制信号的频率和幅度,可以实现对负载的远程控制。
二、直流固态继电器的接线使用方法2.1 准备工作在使用直流固态继电器之前,需要做好以下准备工作:(1)确认继电器的额定电压和额定电流是否符合要求。
(2)检查继电器的接线端子是否干净、无腐蚀性物质。
(3)根据实际需要选择合适的控制信号源。
2.2 接线方法直流固态继电器的接线方法如下:(1)将控制信号源的输出端口连接到继电器的控制端口。
(2)将负载的正极连接到继电器的A端口,负极连接到B端口。
(3)将继电器的VCC端口连接到电源正极,GND端口连接到地线。
2.3 注意事项在接线过程中,需要注意以下事项:(1)确保控制信号源的输出电压和电流不超过继电器的额定值。
(2)避免长时间短路或开路状态。
(3)定期检查继电器的工作状态,发现问题及时处理。
什么是固态继电器及固态继电器的原理关键词:什么是固态继电器固态继电器的分类固态继电器的工作原理固态继电器的使用注意事项1.什么是固态继电器,有什么优缺点?固态继电器(亦称固体继电器)英文名称为Solid State Relay,简称SSR。
它是用半导体器件代替传统电接点作为切换装置的具有继电器特性的无触点开关器件,单相SSR为四端有源器件,其中两个输入控制端,两个输出端,输入输出间为光隔离,输入端加上直流或脉冲信号到一定电流值后,输出端就能从断态转变成通态。
固态继电器工作可靠,寿命长,无噪声,无火花,无电磁干扰,开关速度快,抗干扰能力强,且体积小,耐冲击,耐振荡,防爆、防潮、防腐蚀、能与TTL、DTL、HTL等逻辑电路兼容,以微小的控制信号达到直接驱动大电流负载。
主要不足是存在通态压降(需相应散热措施),有断态漏电流,交直流不能通用,触点组数少,另外过电流、过电压及电压上升率、电流上升率等指标差。
2. 固态继电器可应用于哪些场合?固态继电器目前已广泛应用于计算机外围接口装置,电炉加热恒温系统,数控机械,遥控系统、工业自动化装置;信号灯、闪烁器、照明舞台灯光控制系统;仪器仪表、医疗器械、复印机、自动洗衣机;自动消防,保安系统,以及作为电网功率因素补偿的电力电容的切换开关等等,另外在化工、煤矿等需防爆、防潮、防腐蚀场合中都有大量使用。
3.固态继电器可分为哪些类型?交流固态继电器按开关方式分有电压过零导通型(简称过零型)和随机导通型(简称随机型);按输出开关元件分有双向可控硅输出型(普通型)和单向可控硅反并联型(增强型);按安装方式分有印刷线路板上用的针插式(自然冷却,不必带散热器)和固定在金属底板上的装置式(靠散热器冷却);另外输入端又有宽范围输入(DC3-32V)的恒流源型和串电阻限流型等。
4.过零型SSR与随机型SSR在用途上有什么区别?过零型SSR用作“开关”切换(从“开关”切换功能而言即等同于普通的继电器或接触器),我们通常讲的固态继电器多数都为过零型(过零型SSR只能“开关”不能“调压”)。
随机型SSR主要用于“斩波调压”(但随机型SSR的控制信号必须为与电网同步且上升沿可在0°-180°范围内改变的方波信号时才能实现调压,单一电压信号或0-5V的模拟信号并不能使其调压,从“调压”功能的角度讲随机型SSR完全不同于普通的继电器或接触器)。
有一点必须强调,各类调压模块或固态继电器内部作为输出触点的器件均为可控硅,且都是依靠改变可控硅导通角来达到“调压”的目的,故输出的电压波形均为“缺角”的正弦波(不同于自耦调压器输出的完整正弦波),因此存在高次谐波,有一定噪音,电网有一定“污染”(国内外同类产品均相同,这是由斩波调压原理决定的)。
固态继电器的分类与工作原理固态继电器(Solid State Relays,缩写SSR)是一种无触点电子开关,由分立元器件、膜固定电阻网络和芯片,采用混合工艺组装来实现控制回路(输入电路)与负载回路(输出电路)的电隔离及信号耦合,由固态器件实现负载的通断切换功能,内部无任何可动部件。
尽管市场上的固态继电器型号规格繁多,但它们的工作原理基本上是相似的。
主要由输入(控制)电路,驱动电路和输出(负载)电路三部分组成。
固态继电器的输入电路是为输入控制信号提供一个回路,使之成为固态继电器的触发信号源。
固态继电器的输入电路多为直流输入,个别的为交流输入。
直流输入电路又分为阻性输入和恒流输入。
阻性输入电路的输入控制电流随输入电压呈线性的正向变化。
恒流输入电路,在输入电压达到一定值时,电流不再随电压的升高而明显增大,这种继电器可适用于相当宽的输入电压范围。
固态继电器的驱动电路可以包括隔离耦合电路、功能电路和触发电路三部分。
隔离耦合电路,目前多采用光电耦合器和高频变压器两种电路形式。
常用的光电耦合器有光-三极管、光-双向可控硅、光-二极管阵列(光-伏)等。
高频变压器耦合,是在一定的输入电压下,形成约10MHz的自激振荡,通过变压器磁芯将高频信号传递到变压器次级。
功能电路可包括检波整流、过零、加速、保护、显示等各种功能电路。
触发电路的作用是给输出器件提供触发信号。
固态继电器的输出电路是在触发信号的控制下,实现固态继电器的通断切换。
输出电路主要由输出器件(芯片)和起瞬态抑制作用的吸收回路组成,有时还包括反馈电路。
目前,各种固态继电器使用的输出器件主要有晶体三极管(Transistor)、单向可控硅(Thyristor或SCR)、双向可控硅(Triac)、MOS场效应管(MOSFET)、绝缘栅型双极晶体管(IGBT)等。
固态继电器原理固态继电器(Solidstate Relay, SSR)是一种由固态电子组件组成的新型无触点开关,利用电子组件(如开关三极管、双向可控硅等半导体组件)的开关特性,达到无触点、无火花、而能接通和断开电路的目的,因此又被称为“无触点开关”。
相对于以往的“线圈—簧片触点式”继电器(Electromechanical Relay, EMR),SSR没有任何可动的机械零件,工作中也没有任何机械动作,具有超越EMR的优势,如反应快、可靠度高、寿命长(SSR的开关次数可达108"109次,比一般EMR的106高出百倍)、无动作噪声、耐震、耐机械冲击、具有良好的防潮防霉防腐特性。
这些特点使SSR在军事、化工、和各种工业民用电控设备中均有广泛应用。
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—SSR)。
AC—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,R4、R5、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,R3、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-(10~25)V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-(10~25)V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,V 3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-(10~25)V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V 3触发导通,从而使V 4的控制极上得到从R6→UR→V 3→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A 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。
B 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。
C 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。