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固態(tài)繼電器選型必看! 注意事項及工作原理全解析

時間 : 2024-11-18     

     固態(tài)繼電器是繼電器的一種,是由微電子電路,分立電子器件,電力電子功率器件組成的無觸點開關(guān)。因為它具有短路保護,過載保護和過熱保護功能,所以廣泛應(yīng)用于計算機外圍接口設(shè)備、恒溫系統(tǒng)、調(diào)溫、電爐加溫控制,另外在化工、煤礦等需防爆、防潮、防腐蝕場合中都有大量使用。很多想購買固態(tài)繼電器的朋友都想知道固態(tài)繼電器怎么選型以及需要注意什么?下面,小編就跟大家一起分享一下吧!

固態(tài)繼電器

一、固態(tài)繼電器的使用選型以及注意事項

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,因引線端子為高導(dǎo)熱材料制成,焊接時應(yīng)在溫度小于250℃、時間小于10S的條件下進行,如考慮周圍溫度的原因,必要時可考慮降額使用,一般將負載電流控制在額定值的 1/2以內(nèi)使用。

2. 各種負載浪涌特性對固態(tài)繼電器SSR的選擇

被控負載在接通瞬間會產(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應(yīng)對被控負載的浪涌特性進行分析,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浪涌電流,選擇時可參考表2各種負載時的降額系數(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合工作時,則應(yīng)在表2的基礎(chǔ)上再乘以0.6以確保工作可靠。

一般在選用時遵循上述原則,在低電壓要求信號失真小可選用采用場效應(yīng)管作輸出器件的直流固態(tài)繼器;如對交流阻性負載和多數(shù)感性負載,可選用過零型繼電器,這樣可延長負載和繼電器壽命,也可減小自身的射頻干擾。如作為相位輸出控制時,應(yīng)選用隨機型固態(tài)繼電器。

3. 使用環(huán)境溫度的影響

固態(tài)繼電器的負載能力受環(huán)境溫度和自身溫升的影響較大,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)扇強冷 。在安裝時應(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)熱硅脂以達到最佳散熱效果。

如繼電器長期工作在高溫狀態(tài)下(40℃~80℃)時,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。

4. 過流、過壓保護措施在繼電器使用時,因過流和負載短路會造成SSR固態(tài)繼電器內(nèi)部輸出可控硅永久損壞 ,可考慮在控制回路中增加快速熔斷器和空氣開關(guān)予以保護型(選擇繼電器應(yīng)選擇產(chǎn)品輸出保護,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dv/dt耐量);也可在繼電器輸出端并接 RC吸收回路和壓敏電阻(MOV)來實現(xiàn)輸出保護。選用原則是220V選用500V-600V壓敏電阻,380V時可選用800V-900V壓敏電阻。

5. 繼電器輸入回路信號

在使用時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,可考慮在輸入端串接分壓電阻或在輸入端口并接分流電阻,以使輸入信號不超過其額定參數(shù)值。

6 在具體使用時,控制信號和負載電源要求穩(wěn)定,波動不應(yīng)大于10%,否則應(yīng)采取穩(wěn)壓措施。

7. 在安裝使用時應(yīng)遠離電磁干擾,射頻干擾源,以防繼電器誤動失控。

8. 固態(tài)繼電器開路且負載端有電壓時,輸出端會有一定的漏電流,在使用或設(shè)計時應(yīng)注意。

9. 固態(tài)繼電器失效更換時,應(yīng)盡量選用原型號或技術(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。

二、固態(tài)繼電器工作原理

過零觸發(fā)型AC—SSR為四端器件,其內(nèi)部電路如圖1所示。

1、2為輸入端,3、4為輸出端。R0為限流電阻,光耦合器將輸入與輸出電路在電氣上隔離開,V1構(gòu)成反相器,R4、R5、V2和晶閘管V3組成過零檢測電路,UR為雙向整流橋,由V3和UR用以獲得使雙向晶閘管V4開啟的雙向觸發(fā)脈沖,R3、R7為分流電阻,分別用來保護V3和V4,R8和C組成浪涌吸收網(wǎng)絡(luò),以吸收電源中帶有的尖峰電壓或浪涌電流,防止對開關(guān)電路產(chǎn)生沖擊或干擾。

要指出的是所謂“過零”并非真的必須是電源電壓波形的零處,而一般是指在10~25V或-(10~25)V區(qū)域內(nèi)進行觸發(fā),如圖2所示。圖中交流電壓分三個區(qū)域,Ⅰ區(qū)為-10V~+10V范圍,稱為死區(qū),在此區(qū)域中加入輸入信號時不能使SSR導(dǎo)通。Ⅱ區(qū)為10~25V和-(10~25)V范圍,稱為響應(yīng)區(qū),在此區(qū)域內(nèi)只要加入輸入信號,SSR立即導(dǎo)通。Ⅲ區(qū)為幅值大于25V的范圍,稱為抑制區(qū)在此區(qū)域內(nèi)加入輸入信號,SSR的導(dǎo)通被抑制。

當輸入端未加電壓信號時,光耦合器的光敏晶體管因未接收光而截止,V1飽和,V3和V4因無觸發(fā)電壓而截止,此時SSR關(guān)閉。當加入輸入信號時,光耦合器中的發(fā)光二極管發(fā)光,光敏晶體管飽和,使V1截止。此時若V3兩端電壓在-(10~25)V或10~25V范圍內(nèi)時,只要適當選擇分壓電阻R4和R5,就可使V2截止,這樣使V3觸發(fā)導(dǎo)通,從而使V 4的控制極上得到從R6→UR→V 3→UR→R7或反方向的觸發(fā)脈沖,而使V4導(dǎo)通,使負載接通交流電源。而若交流電壓波形在圖2中的Ⅲ區(qū)內(nèi)時,則因V2飽和而抑制V3和V4的導(dǎo)通,而使SSR被抑制,從而實現(xiàn)了過零觸發(fā)控制。由于10~25V幅值與電源電壓幅值相比可近似看作“零”。因此,一般就將過零電壓粗略地定義為0~±25V,即認為在此區(qū)域內(nèi),只要加入輸入信號,過零觸發(fā)型AC—SSR都能導(dǎo)通。

當輸入端電壓信號撤除后,光耦合器中的光敏晶體管截止,V1飽和,V3截止,但此時V4仍保持導(dǎo)通,直到負載電流隨電源電壓減小到小于雙向晶閘管的維持電流時,SSR才轉(zhuǎn)為截止。

SSR的輸出端器件可分為雙向晶閘管和兩只單向晶閘管反并聯(lián)形式。若負載為電動機一類的感性負載,則其靜態(tài)電壓上升率dv/dt是一個重要參數(shù)。由于單向晶閘管靜態(tài)電壓上升率(200V/μs)大大高于雙向晶閘管的換向指標(10V/μs),因此若采用兩只大功率單向晶閘管反并聯(lián)代替雙向晶閘管,一方面可提高輸出功率;另一方面也可提高耐浪涌電流的沖擊能力,這種SSR稱為增強型SSR。

三、固態(tài)繼電器的優(yōu)缺點分析

1,固體繼電器的優(yōu)點

(1)高壽命,高可靠

固體繼電器SSR沒有機械運動零部件,由固體器件完成觸電功能,由于沒有運動的零部件,因此能在高沖擊震動的環(huán)境工作,由于組成固態(tài)繼電器的元器件的固有特性,決定了固體繼電器的壽命長、可靠性高。

(2)靈敏度高、控制功率小、電磁兼容性好

固體繼電器的輸入電壓范圍較寬,驅(qū)動功率低,可與大多數(shù)邏輯集成電路兼容不需要加緩沖器或驅(qū)動器。

(3)快速轉(zhuǎn)換

固體繼電器因為采用固體器件,所以切換速度可以從幾毫米至幾微米。

(4)電磁干擾小

固體繼電器沒有輸入線圈,沒有觸點燃弧和回跳,因此減少了電磁干擾。大多數(shù)交流輸出固體繼電器輸出是一個零電壓開關(guān),在零電壓處導(dǎo)通,零電流處關(guān)斷,減少了射頻干擾。

2,固體繼電器的缺點

(1)導(dǎo)通后的管壓降大,可控哇或雙向控哇的正向降壓,可達1~2V,大功率晶體管的飽和壓降也在1~2之間,一般功率場效應(yīng)管的導(dǎo)通電阻也較機械觸點的接觸電阻大。

(2)半導(dǎo)體器件關(guān)斷后仍可有數(shù)微安至數(shù)毫安的漏電流,因此不能實現(xiàn)理想的電隔離。

(3)由于管壓降大,導(dǎo)通后的功耗和發(fā)熱量也大,大功率固體繼電器的體積遠遠大于同容量的電磁繼電器,其輸出功率與環(huán)境和外殼溫度有關(guān)。

(4)電子元、器件的溫度特性和電子路線的抗干擾能力較差,耐輻射能力也較差,如不采取有效措施,則工作可靠性低。

(5)通常固體繼電器設(shè)計成單刀單擲形式,這樣比較容易實現(xiàn),多組和多組轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)需要用幾個相互連接和適當連鎖的固體繼電器,這些固體繼電器基本上是積木式堆疊在一起,形成一個占地較大空間的復(fù)雜裝置。大功率固體繼電器,由于需用散熱片,就進一步增加了所有空間和成本。

(6)通常用于功率控制的固體繼電器是針對負載或設(shè)計成交流輸出或設(shè)計成直流輸出,而不設(shè)計成既和用于交流負載,又可用于支流負載。

看了以上對固態(tài)繼電器的選型以及工作原理的詳細介紹,相信大家也都對固態(tài)繼電器有了一個詳細的認識。固態(tài)繼電器的選型主要需要結(jié)合它的具體用途,上面也已經(jīng)介紹的很清楚的小編也就不贅述了,想要了解更多相關(guān)信息的朋友,就請繼續(xù)關(guān)注土巴兔學(xué)裝修吧!

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