固態(tài)繼電器分類和幾個關(guān)鍵參數(shù)

1、固態(tài)繼電器分類和幾個關(guān)鍵參數(shù)時貴春固態(tài)繼電器（SOLIDSTATE RELAYS），簡寫成“SSR”，是一種全部由固態(tài)電子元件組成的新型無觸點開關(guān)器件，它利用電子元件（如開關(guān)三極管、雙向可控硅等半導(dǎo)體器件）的開關(guān)特性，可達到無觸點無火花地接通和斷開電路的目的，因此又被稱為“無觸點開關(guān)”，它問世于70年代，由于它的無觸點工作特性，使其在許多領(lǐng)域的電控及計算機控制方面得到日益廣范的應(yīng)用。一、固態(tài)繼電器的原理及結(jié)構(gòu) SSR按使用場合可以分成交流型和直流型兩大類，它們分別在交流或直流電源上做負載的開關(guān)，不能混用。 下面以交流型的SSR為例來說明它的工作原理，圖1是它的工作原理框圖，圖1中的部件-構(gòu)成交

2、流SSR的主體，從整體上看，SSR只有兩個輸入端（A和B）及兩個輸出端（C和D），是一種四端器件。圖1工作時只要在A、B上加上一定的控制信號，就可以控制C、D兩端之間的“通”和“斷”，實現(xiàn)“開關(guān)”的功能，其中耦合電路的功能是為A、B端輸入的控制信號提供一個輸入/輸出端之間的通道，但又在電氣上斷開SSR中輸入端和輸出端之間的（電）聯(lián)系， 以防止輸出端對輸入端的影響，耦合電路用的元件是“光耦合器”，它動作靈敏、響應(yīng)速度高、輸入/輸出端間的絕緣（耐壓）等級高；由于輸入端的負載是發(fā)光二極管，這使SSR的輸入端很容易做到與輸入信號電平相匹配，在使用可直接與計算機輸出接口相接，即受“1”與“0”的邏輯電平

3、控制。觸發(fā)電路的功能是產(chǎn)生合乎要求的觸發(fā)信號，驅(qū)動開關(guān)電路工作，但由于開關(guān)電路在不加特殊控制電路時，將產(chǎn)生射頻干擾并以高次諧波或尖峰等污染電網(wǎng)，為此特設(shè)“過零控制電路”。所謂“過零”是指，當加入控制信號，交流電壓過零時，SSR即為通態(tài)；而當斷開控制信號后，SSR要等待交流電的正半周與負半周的交界點（零電位）時，SSR才為斷態(tài)。這種設(shè)計能防止高次諧波的干擾和對電網(wǎng)的污染。吸收電路是為防止從電源中傳來的尖峰、浪涌（電壓）對開關(guān)器件雙向可控硅管的沖擊和干擾（甚至誤動作）而設(shè)計的，一般是用“R-C”串聯(lián)吸收電路或非線性電阻（壓敏電阻器）。圖2是一種典型的交流型SSR的電原理圖。圖2直流型的SSR與交流

4、型的SSR相比，無過零控制電路，也不必設(shè)置吸收電路，開關(guān)器件一般用大功率開關(guān)三極管，其它工作原理相同。不過，直流型SSR在使用時應(yīng)注意：負載為感性負載時，如直流電磁閥或電磁鐵，應(yīng)在負載兩端并聯(lián)一只二極管，極性如圖3所示，二極管的電流應(yīng)等于工作電流，電壓應(yīng)大于工作電壓的4倍。SSR工作時應(yīng)盡量把它靠近負載，其輸出引線應(yīng)滿足負荷電流的需要。使用電源屬經(jīng)交流降壓整流所得的，其濾波電解電容應(yīng)足夠大。圖3圖4 給出了幾種國內(nèi)、外常見的SSR的外形。圖4二、固態(tài)繼電器的特點 SSR成功地實現(xiàn)了弱信號（Vsr）對強電（輸出端負載電壓）的控制。由于光耦合器的應(yīng)用，使控制信號所需的功率極低（約十余毫瓦就可正常工

5、作），而且Vsr所需的工作電平與TTL、HTL、CMOS等常用集成電路兼容，可以實現(xiàn)直接聯(lián)接。這使SSR在數(shù)控和自控設(shè)備等方面得到廣泛應(yīng)用。在相當程度上可取代傳統(tǒng)的“線圈簧片觸點式”繼電器（簡稱“MER”）。 SSR由于是全固態(tài)電子元件組成，與MER相比，它沒有任何可動的機械部件，工作中也沒有任何機械動作；SSR由電路的工作狀態(tài)變換實現(xiàn)“通”和“斷”的開關(guān)功能，沒有電接觸點，所以它有一系列MER不具備的優(yōu)點，即工作高可靠、長壽命（有資料表明SSR的開關(guān)次數(shù)可達108-109次，比一般MER的106高幾百倍）；無動作噪聲；耐振耐機械沖擊；安裝位置無限制；很容易用絕緣防水材料灌封做成全密封形式，而

6、且具有良好的防潮防霉防腐性能；在防爆和防止臭氧污染方面的性能也極佳。這些特點使SSR可在軍事（如飛行器、火炮、艦船、車載武器系統(tǒng)）、化工、井下采煤和各種工業(yè)民用電控設(shè)備的應(yīng)用中大顯身手，具有超越MER的技術(shù)優(yōu)勢。交流型SSR由于采用過零觸發(fā)技術(shù)，因而可以使SSR安全地用在計算機輸出接口上，不必為在接口上采用MER而產(chǎn)生的一系列對計算機的干擾而煩惱。根據(jù)固態(tài)繼電器的輸出方式不同，我們一般把固態(tài)分為：過零型交流固態(tài)繼電器隨機型交流固態(tài)繼電器峰值型交流固態(tài)繼電器直流固態(tài)繼電器模擬量調(diào)節(jié)模塊固態(tài)繼電器SSR的選擇：為了給某一實際的運用確定出適當?shù)腟SR，重要的是要考慮以下幾點要求：負載電壓交流或直流

7、負載電流最大和最小電流負載類型阻性、感性或容性控制電壓交流或直流環(huán)境溫度在降低定額值和散熱片計算時需要安裝方式PCB、面板或DIN 導(dǎo)軌安裝國際認證UL、CSA、VDE、TUV等等 在許多情況下，負載功率將限定固態(tài)繼電器SSR是采用PCB、面板或是DIN導(dǎo)軌安裝，在大于57A的負載時，一定需要采用散熱方法來去除固態(tài)繼電器SSR本身的發(fā)熱量。固態(tài)繼電器SSR 的負載電壓通常是指加至固態(tài)繼電器SSR輸出端的穩(wěn)態(tài)電壓。而瞬態(tài)電壓則是指固態(tài)繼電器SSR輸出端可以承受的最大電壓。在使用中，一定要保證加至固態(tài)繼電器SSR輸出端的最大峰值電壓低于固態(tài)繼電器SSR的瞬態(tài)電壓值。在切換交流感性負載、單相電機和三

8、相電機負載，或給這些電路上電時，固態(tài)繼電器SSR輸出端可能出現(xiàn)兩倍于電源電壓峰值的電壓。對于此類負載，選型時應(yīng)給固態(tài)繼電器的輸出電壓留出一定余量。 固態(tài)繼電器SSR的輸出電流通常是指流經(jīng)固態(tài)繼電器SSR輸出端的穩(wěn)態(tài)電流。但是由于感性負載、容性負載引起的浪涌電流問題以及電源自身的浪涌電流問題，在選型時應(yīng)當給固態(tài)繼電器SSR的輸出電流留出一定余量。對于感性負載和容性負載，當交流固態(tài)繼電器SSR在關(guān)斷時，有較大的dv/dt (電壓指數(shù)上升率)加至繼電器輸出端，為此應(yīng)選用dv/dt較高的固態(tài)繼電器SSR。電磁繼電器與固態(tài)繼電器的優(yōu)缺點電磁式繼電器是一種電子控制器件,在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護、轉(zhuǎn)換

9、電路等作用。一般是由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點簧片等組成的。與電磁式繼電器比擬,固態(tài)繼電器(SSR)是一種沒有機械運動,不含運動零件的繼電器,但它具有與電磁繼電器本質(zhì)上相同的功能。SSR是一種全部由固態(tài)電子元件組成的無觸點開關(guān)元件,它利用電子元器件的電、磁和光特性來完成輸入與輸出的隔離,利用大功率三極管,功率場效應(yīng)管,單向可控硅或雙向可控硅等器件的開關(guān)特性,來達到無觸點,無火花地接通和斷開被控電路。固態(tài)繼電器SSR敏捷度高,控制功率小,壽命比較高,可靠性好,切換速度可達到幾毫秒至幾微妙。大多數(shù)交流輸出固態(tài)繼電器SSR是一個零電壓開關(guān),在零電壓處導(dǎo)通,零電流處關(guān)斷,減少了電流波形的溘然間斷,從而減小

10、了開關(guān)瞬態(tài)效應(yīng)。因為管壓降大,導(dǎo)通后的功耗和發(fā)燒量也大,大功率固態(tài)繼電器SSR的體積遠弘遠于同容量的電磁繼電器,本錢也較高。使用固態(tài)繼電器(SSR)可以使系統(tǒng)具有較高的機能,但昂貴的價格導(dǎo)致產(chǎn)品的本錢上升,因此,在對系統(tǒng)機能要求不是很高,但對于本錢非常敏感的產(chǎn)品來說,選用廉價的普通電磁繼電器去控制電加熱絲就成為解決本錢題目的重點。固態(tài)繼電器使用選型方法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

11、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

12、。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(4080)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