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技術(shù)文章
固態(tài)繼電器工作原理詳細(xì)介紹
點(diǎn)擊次數(shù)：1936 發(fā)布時(shí)間：2012-8-23
hbzhan內(nèi)容導(dǎo)讀：t1時(shí)刻,輸入控制信號(hào)撤銷(xiāo),雙向可控硅在小于維持電流時(shí)關(guān)斷（t2）,可控硅將承受電壓上升率dv/dt很高的反向電壓。這個(gè)電壓將通過(guò)雙向可控硅內(nèi)部的結(jié)電容,正反饋到柵極。
SSR固態(tài)繼電器以觸發(fā)形式,可分為零壓型（Z）和調(diào)相型（P）兩種。在輸入端施加合適的控制信號(hào)VIN時(shí),P型SSR立即導(dǎo)通。當(dāng)VIN撤銷(xiāo)后,負(fù)載電流低于雙向可控硅維持電流時(shí)（交流換向）,SSR關(guān)斷。
Z型SSR內(nèi)部包括過(guò)零檢測(cè)電路,在施加輸入信號(hào)VIN時(shí),只有當(dāng)負(fù)載電源電壓達(dá)到過(guò)零區(qū)時(shí),SSR才能導(dǎo)通,并有可能造成電源半個(gè)周期的zui大延時(shí)。Z型SSR關(guān)斷條件同P型,但由于負(fù)載工作電流近似正弦波,高次諧波干擾小,所以應(yīng)用廣泛。
有的公司SSR由于采用輸出器件不同,有普通型（S,采用雙向可控硅元件）和增強(qiáng)型（HS,采用單向可控硅元件）之分。當(dāng)加有感性負(fù)載時(shí),在輸入信號(hào)截止t1之前,雙向可控硅導(dǎo)通,電流滯后電源電壓90O（純感時(shí)）。t1時(shí)刻,輸入控制信號(hào)撤銷(xiāo),雙向可控硅在小于維持電流時(shí)關(guān)斷（t2）,可控硅將承受電壓上升率dv/dt很高的反向電壓。這個(gè)電壓將通過(guò)雙向可控硅內(nèi)部的結(jié)電容,正反饋到柵極。如果超過(guò)雙向可控硅換向dv/dt指標(biāo)（典型值10V/s,將引起換向恢復(fù)時(shí)間長(zhǎng)甚至失敗。
單向可控硅（增強(qiáng)型SSR）由于處在單極性工作狀態(tài),此時(shí)只受靜態(tài)電壓上升率所限制（典型值200V/s）,因此增強(qiáng)型固態(tài)繼電器HS系列比普通型SSR的換向dv/dt指標(biāo)提高了520倍。由于采用兩只大功率單向可控硅反并聯(lián),改變了電流分配和導(dǎo)熱條件,提高了SSR輸出功率。
增強(qiáng)型SSR在大功率應(yīng)用場(chǎng)合,無(wú)論是感性負(fù)載還是阻性負(fù)載,耐電壓、耐電流沖擊及產(chǎn)品的可靠性,均超過(guò)普通固態(tài)繼電器,并達(dá)到了進(jìn)口產(chǎn)品的基本指標(biāo),是替代普通固態(tài)繼電器的更新產(chǎn)品。
固態(tài)繼電器的應(yīng)用
S系列固態(tài)繼電器,HS系列增強(qiáng)型固態(tài)繼電器、可以廣泛用于:計(jì)算機(jī)外圍接口裝置,恒溫器和電阻爐控制、交流電機(jī)控制、中間繼電器和電磁閥控制、復(fù)印機(jī)和全自動(dòng)洗衣機(jī)控制、信號(hào)燈交通燈和閃爍器控制、照明和舞臺(tái)燈光控制、數(shù)控機(jī)械遙控系統(tǒng)、自動(dòng)消防和保安系統(tǒng)、大功率可控硅觸發(fā)和工業(yè)自動(dòng)化裝置等。
固態(tài)繼電器SSR（SolidStateRelay）是利用現(xiàn)代微電子技術(shù)與電力電子技術(shù)相結(jié)合,而發(fā)展起來(lái)的一種新型無(wú)觸點(diǎn)電子開(kāi)關(guān)。在邏輯控制電路中，可達(dá)到以弱控制強(qiáng)和弱強(qiáng)隔離的目的，跟電磁繼電器工作原理基本相似，在觸發(fā)信號(hào)的控制下，實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載電路通斷切換的開(kāi)關(guān)作用。
固態(tài)繼電器是由固態(tài)元件組成的無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)，具有工作安全可靠、壽命長(zhǎng)、無(wú)觸點(diǎn)、無(wú)火花、無(wú)污染、高絕緣、高耐壓（越過(guò)2.5kv）、低觸發(fā)電流、開(kāi)關(guān)速度快、可與數(shù)字電路巨配，以阻燃型環(huán)氧樹(shù)脂為原料，采用灌封技術(shù)，使與外界隔離，具有良好的耐壓、防潮、防腐、抗震動(dòng)等性能。固態(tài)繼電器內(nèi)部采用電壓過(guò)零時(shí)開(kāi)啟，負(fù)載過(guò)零時(shí)關(guān)斷的特性，在負(fù)載上可以得到一個(gè)完整的正弦波形。因此電路的射頻干擾很小，可降低感性負(fù)載（如風(fēng)扇、三相電動(dòng)機(jī)等）的反電動(dòng)勢(shì)以及驅(qū)動(dòng)阻性負(fù)載（如白熾燈、發(fā)熱絲等）時(shí)可顯著降低浪涌電流等優(yōu)點(diǎn)。
固態(tài)繼電器的應(yīng)用
SSR系列固態(tài)繼電器螺紋引出端子接線，具有強(qiáng)度高、耐沖擊、抗震動(dòng)性強(qiáng)、輸入端驅(qū)動(dòng)電流小，可方便與計(jì)算機(jī)終端數(shù)字控制電路接口，廣泛應(yīng)用在石油化工、儀器設(shè)備、多種機(jī)械、電磁閥控制、數(shù)控機(jī)床、娛樂(lè)設(shè)施等，自動(dòng)化設(shè)備。是交直流接觸器的更新?lián)Q代產(chǎn)品。特別適用于腐蝕、潮濕、防光、防爆等惡劣環(huán)境及頻繁開(kāi)關(guān)場(chǎng)合。
固態(tài)繼電器的基本特性
◇輸入信號(hào)能與計(jì)算機(jī)終端及數(shù)字邏輯電路兼容
◇設(shè)計(jì)余量≥160%表面貼裝技術(shù)。
◇電氣開(kāi)關(guān)壽命大于6×107次。
◇分過(guò)零觸發(fā)和隨機(jī)觸發(fā)兩種規(guī)格。
◇發(fā)光二極管指示工作狀態(tài)。
◇內(nèi)置阻容吸收回路。
◇三極可以根據(jù)用戶要求，增加缺相保護(hù)功能。
◇工作環(huán)境-20℃-80℃。
◇動(dòng)作應(yīng)答時(shí)間ON＜10ms/OFF。固態(tài)繼電器的使用注意事項(xiàng)
1.電阻性負(fù)載不能超過(guò)額定電流的60%。
2.電感性或容性負(fù)載不能超過(guò)額定電流的40%，在控制感性負(fù)載時(shí)，一定要考慮負(fù)載的啟動(dòng)性，盡量選耐電壓高的產(chǎn)品，因?yàn)楦行载?fù)載有6倍左右的反峰值電壓。
3.固態(tài)繼電器導(dǎo)通時(shí)，兩端總有壓降，會(huì)產(chǎn)生焦耳熱尤其是大電流工作時(shí)更加突出，電流10A時(shí)必須加裝散熱器，電流大于40A時(shí)，需加風(fēng)扇強(qiáng)冷或水冷。
4.過(guò)流和負(fù)載短路可能造成SSR內(nèi)部可控硅*性失效，所以必須加裝熔斷器或空氣開(kāi)關(guān)，小容量可選用保險(xiǎn)絲。
5.過(guò)壓保護(hù)可采用并聯(lián)壓敏電阻，根據(jù)用戶要求也可內(nèi)置壓敏電阻。
固態(tài)繼電器是半導(dǎo)體器件的組合裝置。它具有無(wú)觸點(diǎn)，壽命長(zhǎng)，可靠性高，使用安全，電磁干擾小等優(yōu)點(diǎn)。
它分為直流固態(tài)（輸出用MOS管、IGBT等控制）和交流固態(tài)（輸出用可控硅控制）。
下面以交流固態(tài)（50A）說(shuō)明
工作原理：從DW1、DW2上取出的削頂正弦信號(hào)經(jīng)反相器BG1輸出方波再經(jīng)運(yùn)算放大器A輸出尖峰脈沖信號(hào)。尖峰脈沖加在D3~D6的交流對(duì)角線與SCR的控制極和陰極間，D3~D6的直流對(duì)角線接在光電耦合器的輸出端。當(dāng)從A、B輸入低壓小電流信號(hào)時(shí)，二極管發(fā)光，光敏管導(dǎo)通，于是從A運(yùn)算放大器中輸出的尖峰脈沖觸發(fā)SCR導(dǎo)通，角載RL得電。A、B無(wú)信號(hào)輸入時(shí)，光電耦合器BG2截止，尖峰脈沖通不過(guò)而使SCR不能導(dǎo)通。
SSR固態(tài)繼電器以觸發(fā)形式,可分為零壓型（Z）和調(diào)相型（P）兩種。在輸入端施加合適的控制信號(hào)VIN時(shí),P型SSR立即導(dǎo)通。當(dāng)VIN撤銷(xiāo)后,負(fù)載電流低于雙向可控硅維持電流時(shí)（交流換向）,SSR關(guān)斷。
Z型SSR內(nèi)部包括過(guò)零檢測(cè)電路,在施加輸入信號(hào)VIN時(shí),只有當(dāng)負(fù)載電源電壓達(dá)到過(guò)零區(qū)時(shí),SSR才能導(dǎo)通,并有可能造成電源半個(gè)周期的zui大延時(shí)。Z型SSR關(guān)斷條件同P型,但由于負(fù)載工作電流近似正弦波,高次諧波干擾小,所以應(yīng)用廣泛。
有的公司SSR由于采用輸出器件不同,有普通型（S,采用雙向可控硅元件）和增強(qiáng)型（HS,采用單向可控硅元件）之分。當(dāng)加有感性負(fù)載時(shí),在輸入信號(hào)截止t1之前,雙向可控硅導(dǎo)通,電流滯后電源電壓90O（純感時(shí)）。t1時(shí)刻,輸入控制信號(hào)撤銷(xiāo),雙向可控硅在小于維持電流時(shí)關(guān)斷（t2）,可控硅將承受電壓上升率dv/dt很高的反向電壓。這個(gè)電壓將通過(guò)雙向可控硅內(nèi)部的結(jié)電容,正反饋到柵極。如果超過(guò)雙向可控硅換向dv/dt指標(biāo)（典型值10V/s,將引起換向恢復(fù)時(shí)間長(zhǎng)甚至失敗。
單向可控硅（增強(qiáng)型SSR）由于處在單極性工作狀態(tài),此時(shí)只受靜態(tài)電壓上升率所限制（典型值200V/s）,因此增強(qiáng)型固態(tài)繼電器HS系列比普通型SSR的換向dv/dt指標(biāo)提高了520倍。由于采用兩只大功率單向可控硅反并聯(lián),改變了電流分配和導(dǎo)熱條件,提高了SSR輸出功率。
增強(qiáng)型SSR在大功率應(yīng)用場(chǎng)合,無(wú)論是感性負(fù)載還是阻性負(fù)載,耐電壓、耐電流沖擊及產(chǎn)品的可靠性,均超過(guò)普通固態(tài)繼電器,并達(dá)到了進(jìn)口產(chǎn)品的基本指標(biāo),是替代普通固態(tài)繼電器的更新產(chǎn)品。
固態(tài)繼電器的應(yīng)用
S系列固態(tài)繼電器,HS系列增強(qiáng)型固態(tài)繼電器、可以廣泛用于:計(jì)算機(jī)外圍接口裝置,恒溫器和電阻爐控制、交流電機(jī)控制、中間繼電器和電磁閥控制、復(fù)印機(jī)和全自動(dòng)洗衣機(jī)控制、信號(hào)燈交通燈和閃爍器控制、照明和舞臺(tái)燈光控制、數(shù)控機(jī)械遙控系統(tǒng)、自動(dòng)消防和保安系統(tǒng)、大功率可控硅觸發(fā)和工業(yè)自動(dòng)化裝置等。
固態(tài)繼電器SSR（SolidStateRelay）是利用現(xiàn)代微電子技術(shù)與電力電子技術(shù)相結(jié)合,而發(fā)展起來(lái)的一種新型無(wú)觸點(diǎn)電子開(kāi)關(guān)。在邏輯控制電路中，可達(dá)到以弱控制強(qiáng)和弱強(qiáng)隔離的目的，跟電磁繼電器工作原理基本相似，在觸發(fā)信號(hào)的控制下，實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載電路通斷切換的開(kāi)關(guān)作用。
固態(tài)繼電器是由固態(tài)元件組成的無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)，具有工作安全可靠、壽命長(zhǎng)、無(wú)觸點(diǎn)、無(wú)火花、無(wú)污染、高絕緣、高耐壓（越過(guò)2.5kv）、低觸發(fā)電流、開(kāi)關(guān)速度快、可與數(shù)字電路巨配，以阻燃型環(huán)氧樹(shù)脂為原料，采用灌封技術(shù)，使與外界隔離，具有良好的耐壓、防潮、防腐、抗震動(dòng)等性能。固態(tài)繼電器內(nèi)部采用電壓過(guò)零時(shí)開(kāi)啟，負(fù)載過(guò)零時(shí)關(guān)斷的特性，在負(fù)載上可以得到一個(gè)完整的正弦波形。因此電路的射頻干擾很小，可降低感性負(fù)載（如風(fēng)扇、三相電動(dòng)機(jī)等）的反電動(dòng)勢(shì)以及驅(qū)動(dòng)阻性負(fù)載（如白熾燈、發(fā)熱絲等）時(shí)可顯著降低浪涌電流等優(yōu)點(diǎn)。
固態(tài)繼電器的應(yīng)用
SSR系列固態(tài)繼電器螺紋引出端子接線，具有強(qiáng)度高、耐沖擊、抗震動(dòng)性強(qiáng)、輸入端驅(qū)動(dòng)電流小，可方便與計(jì)算機(jī)終端數(shù)字控制電路接口，廣泛應(yīng)用在石油化工、儀器設(shè)備、多種機(jī)械、電磁閥控制、數(shù)控機(jī)床、娛樂(lè)設(shè)施等，自動(dòng)化設(shè)備。是交直流接觸器的更新?lián)Q代產(chǎn)品。特別適用于腐蝕、潮濕、防光、防爆等惡劣環(huán)境及頻繁開(kāi)關(guān)場(chǎng)合。
固態(tài)繼電器的基本特性
◇輸入信號(hào)能與計(jì)算機(jī)終端及數(shù)字邏輯電路兼容
◇設(shè)計(jì)余量≥160%表面貼裝技術(shù)。
◇電氣開(kāi)關(guān)壽命大于6×107次。
◇分過(guò)零觸發(fā)和隨機(jī)觸發(fā)兩種規(guī)格。
◇發(fā)光二極管指示工作狀態(tài)。
◇內(nèi)置阻容吸收回路。
◇三極可以根據(jù)用戶要求，增加缺相保護(hù)功能。
◇工作環(huán)境-20℃-80℃。
◇動(dòng)作應(yīng)答時(shí)間ON＜10ms/OFF。固態(tài)繼電器的使用注意事項(xiàng)
1.電阻性負(fù)載不能超過(guò)額定電流的60%。
2.電感性或容性負(fù)載不能超過(guò)額定電流的40%，在控制感性負(fù)載時(shí)，一定要考慮負(fù)載的啟動(dòng)性，盡量選耐電壓高的產(chǎn)品，因?yàn)楦行载?fù)載有6倍左右的反峰值電壓。
3.固態(tài)繼電器導(dǎo)通時(shí)，兩端總有壓降，會(huì)產(chǎn)生焦耳熱尤其是大電流工作時(shí)更加突出，電流10A時(shí)必須加裝散熱器，電流大于40A時(shí)，需加風(fēng)扇強(qiáng)冷或水冷。
4.過(guò)流和負(fù)載短路可能造成SSR內(nèi)部可控硅*性失效，所以必須加裝熔斷器或空氣開(kāi)關(guān)，小容量可選用保險(xiǎn)絲。
5.過(guò)壓保護(hù)可采用并聯(lián)壓敏電阻，根據(jù)用戶要求也可內(nèi)置壓敏電阻。
固態(tài)繼電器是半導(dǎo)體器件的組合裝置。它具有無(wú)觸點(diǎn)，壽命長(zhǎng)，可靠性高，使用安全，電磁干擾小等優(yōu)點(diǎn)。
它分為直流固態(tài)（輸出用MOS管、IGBT等控制）和交流固態(tài)（輸出用可控硅控制）。
下面以交流固態(tài)（50A）說(shuō)明
工作原理：從DW1、DW2上取出的削頂正弦信號(hào)經(jīng)反相器BG1輸出方波再經(jīng)運(yùn)算放大器A輸出尖峰脈沖信號(hào)。尖峰脈沖加在D3~D6的交流對(duì)角線與SCR的控制極和陰極間，D3~D6的直流對(duì)角線接在光電耦合器的輸出端。當(dāng)從A、B輸入低壓小電流信號(hào)時(shí)，二極管發(fā)光，光敏管導(dǎo)通，于是從A運(yùn)算放大器中輸出的尖峰脈沖觸發(fā)SCR導(dǎo)通，角載RL得電。A、B無(wú)信號(hào)輸入時(shí)，光電耦合器BG2截止，尖峰脈沖通不過(guò)而使SCR不能導(dǎo)通。