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技術文章
固態(tài)繼電器工作原理詳細介紹
點擊次數(shù)：1943 發(fā)布時間：2012-8-23
hbzhan內容導讀：t1時刻,輸入控制信號撤銷,雙向可控硅在小于維持電流時關斷（t2）,可控硅將承受電壓上升率dv/dt很高的反向電壓。這個電壓將通過雙向可控硅內部的結電容,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）和調相型（P）兩種。在輸入端施加合適的控制信號VIN時,P型SSR立即導通。當VIN撤銷后,負載電流低于雙向可控硅維持電流時（交流換向）,SSR關斷。
Z型SSR內部包括過零檢測電路,在施加輸入信號VIN時,只有當負載電源電壓達到過零區(qū)時,SSR才能導通,并有可能造成電源半個周期的zui大延時。Z型SSR關斷條件同P型,但由于負載工作電流近似正弦波,高次諧波干擾小,所以應用廣泛。
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）和增強型（HS,采用單向可控硅元件）之分。當加有感性負載時,在輸入信號截止t1之前,雙向可控硅導通,電流滯后電源電壓90O（純感時）。t1時刻,輸入控制信號撤銷,雙向可控硅在小于維持電流時關斷（t2）,可控硅將承受電壓上升率dv/dt很高的反向電壓。這個電壓將通過雙向可控硅內部的結電容,正反饋到柵極。如果超過雙向可控硅換向dv/dt指標（典型值10V/s,將引起換向恢復時間長甚至失敗。
單向可控硅（增強型SSR）由于處在單極性工作狀態(tài),此時只受靜態(tài)電壓上升率所限制（典型值200V/s）,因此增強型固態(tài)繼電器HS系列比普通型SSR的換向dv/dt指標提高了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熱條件,提高了SSR輸出功率。
增強型SSR在大功率應用場合,無論是感性負載還是阻性負載,耐電壓、耐電流沖擊及產品的可靠性,均超過普通固態(tài)繼電器,并達到了進口產品的基本指標,是替代普通固態(tài)繼電器的更新產品。
固態(tài)繼電器的應用
S系列固態(tài)繼電器,HS系列增強型固態(tài)繼電器、可以廣泛用于:計算機外圍接口裝置,恒溫器和電阻爐控制、交流電機控制、中間繼電器和電磁閥控制、復印機和全自動洗衣機控制、信號燈交通燈和閃爍器控制、照明和舞臺燈光控制、數(shù)控機械遙控系統(tǒng)、自動消防和保安系統(tǒng)、大功率可控硅觸發(fā)和工業(yè)自動化裝置等。
固態(tài)繼電器SSR（SolidStateRelay）是利用現(xiàn)代微電子技術與電力電子技術相結合,而發(fā)展起來的一種新型無觸點電子開關。在邏輯控制電路中，可達到以弱控制強和弱強隔離的目的，跟電磁繼電器工作原理基本相似，在觸發(fā)信號的控制下，實現(xiàn)對負載電路通斷切換的開關作用。
固態(tài)繼電器是由固態(tài)元件組成的無觸點開關，具有工作安全可靠、壽命長、無觸點、無火花、無污染、高絕緣、高耐壓（越過2.5kv）、低觸發(fā)電流、開關速度快、可與數(shù)字電路巨配，以阻燃型環(huán)氧樹脂為原料，采用灌封技術，使與外界隔離，具有良好的耐壓、防潮、防腐、抗震動等性能。固態(tài)繼電器內部采用電壓過零時開啟，負載過零時關斷的特性，在負載上可以得到一個完整的正弦波形。因此電路的射頻干擾很小，可降低感性負載（如風扇、三相電動機等）的反電動勢以及驅動阻性負載（如白熾燈、發(fā)熱絲等）時可顯著降低浪涌電流等優(yōu)點。
固態(tài)繼電器的應用
SSR系列固態(tài)繼電器螺紋引出端子接線，具有強度高、耐沖擊、抗震動性強、輸入端驅動電流小，可方便與計算機終端數(shù)字控制電路接口，廣泛應用在石油化工、儀器設備、多種機械、電磁閥控制、數(shù)控機床、娛樂設施等，自動化設備。是交直流接觸器的更新?lián)Q代產品。特別適用于腐蝕、潮濕、防光、防爆等惡劣環(huán)境及頻繁開關場合。
固態(tài)繼電器的基本特性
◇輸入信號能與計算機終端及數(shù)字邏輯電路兼容
◇設計余量≥160%表面貼裝技術。
◇電氣開關壽命大于6×107次。
◇分過零觸發(fā)和隨機觸發(fā)兩種規(guī)格。
◇發(fā)光二極管指示工作狀態(tài)。
◇內置阻容吸收回路。
◇三極可以根據(jù)用戶要求，增加缺相保護功能。
◇工作環(huán)境-20℃-80℃。
◇動作應答時間ON＜10ms/OFF。固態(tài)繼電器的使用注意事項
1.電阻性負載不能超過額定電流的60%。
2.電感性或容性負載不能超過額定電流的40%，在控制感性負載時，一定要考慮負載的啟動性，盡量選耐電壓高的產品，因為感性負載有6倍左右的反峰值電壓。
3.固態(tài)繼電器導通時，兩端總有壓降，會產生焦耳熱尤其是大電流工作時更加突出，電流10A時必須加裝散熱器，電流大于40A時，需加風扇強冷或水冷。
4.過流和負載短路可能造成SSR內部可控硅*性失效，所以必須加裝熔斷器或空氣開關，小容量可選用保險絲。
5.過壓保護可采用并聯(lián)壓敏電阻，根據(jù)用戶要求也可內置壓敏電阻。
固態(tài)繼電器是半導體器件的組合裝置。它具有無觸點，壽命長，可靠性高，使用安全，電磁干擾小等優(yōu)點。
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）說明
工作原理：從DW1、DW2上取出的削頂正弦信號經(jīng)反相器BG1輸出方波再經(jīng)運算放大器A輸出尖峰脈沖信號。尖峰脈沖加在D3~D6的交流對角線與SCR的控制極和陰極間，D3~D6的直流對角線接在光電耦合器的輸出端。當從A、B輸入低壓小電流信號時，二極管發(fā)光，光敏管導通，于是從A運算放大器中輸出的尖峰脈沖觸發(fā)SCR導通，角載RL得電。A、B無信號輸入時，光電耦合器BG2截止，尖峰脈沖通不過而使SCR不能導通。
SSR固態(tài)繼電器以觸發(fā)形式,可分為零壓型（Z）和調相型（P）兩種。在輸入端施加合適的控制信號VIN時,P型SSR立即導通。當VIN撤銷后,負載電流低于雙向可控硅維持電流時（交流換向）,SSR關斷。
Z型SSR內部包括過零檢測電路,在施加輸入信號VIN時,只有當負載電源電壓達到過零區(qū)時,SSR才能導通,并有可能造成電源半個周期的zui大延時。Z型SSR關斷條件同P型,但由于負載工作電流近似正弦波,高次諧波干擾小,所以應用廣泛。
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）和增強型（HS,采用單向可控硅元件）之分。當加有感性負載時,在輸入信號截止t1之前,雙向可控硅導通,電流滯后電源電壓90O（純感時）。t1時刻,輸入控制信號撤銷,雙向可控硅在小于維持電流時關斷（t2）,可控硅將承受電壓上升率dv/dt很高的反向電壓。這個電壓將通過雙向可控硅內部的結電容,正反饋到柵極。如果超過雙向可控硅換向dv/dt指標（典型值10V/s,將引起換向恢復時間長甚至失敗。
單向可控硅（增強型SSR）由于處在單極性工作狀態(tài),此時只受靜態(tài)電壓上升率所限制（典型值200V/s）,因此增強型固態(tài)繼電器HS系列比普通型SSR的換向dv/dt指標提高了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熱條件,提高了SSR輸出功率。
增強型SSR在大功率應用場合,無論是感性負載還是阻性負載,耐電壓、耐電流沖擊及產品的可靠性,均超過普通固態(tài)繼電器,并達到了進口產品的基本指標,是替代普通固態(tài)繼電器的更新產品。
固態(tài)繼電器的應用
S系列固態(tài)繼電器,HS系列增強型固態(tài)繼電器、可以廣泛用于:計算機外圍接口裝置,恒溫器和電阻爐控制、交流電機控制、中間繼電器和電磁閥控制、復印機和全自動洗衣機控制、信號燈交通燈和閃爍器控制、照明和舞臺燈光控制、數(shù)控機械遙控系統(tǒng)、自動消防和保安系統(tǒng)、大功率可控硅觸發(fā)和工業(yè)自動化裝置等。
固態(tài)繼電器SSR（SolidStateRelay）是利用現(xiàn)代微電子技術與電力電子技術相結合,而發(fā)展起來的一種新型無觸點電子開關。在邏輯控制電路中，可達到以弱控制強和弱強隔離的目的，跟電磁繼電器工作原理基本相似，在觸發(fā)信號的控制下，實現(xiàn)對負載電路通斷切換的開關作用。
固態(tài)繼電器是由固態(tài)元件組成的無觸點開關，具有工作安全可靠、壽命長、無觸點、無火花、無污染、高絕緣、高耐壓（越過2.5kv）、低觸發(fā)電流、開關速度快、可與數(shù)字電路巨配，以阻燃型環(huán)氧樹脂為原料，采用灌封技術，使與外界隔離，具有良好的耐壓、防潮、防腐、抗震動等性能。固態(tài)繼電器內部采用電壓過零時開啟，負載過零時關斷的特性，在負載上可以得到一個完整的正弦波形。因此電路的射頻干擾很小，可降低感性負載（如風扇、三相電動機等）的反電動勢以及驅動阻性負載（如白熾燈、發(fā)熱絲等）時可顯著降低浪涌電流等優(yōu)點。
固態(tài)繼電器的應用
SSR系列固態(tài)繼電器螺紋引出端子接線，具有強度高、耐沖擊、抗震動性強、輸入端驅動電流小，可方便與計算機終端數(shù)字控制電路接口，廣泛應用在石油化工、儀器設備、多種機械、電磁閥控制、數(shù)控機床、娛樂設施等，自動化設備。是交直流接觸器的更新?lián)Q代產品。特別適用于腐蝕、潮濕、防光、防爆等惡劣環(huán)境及頻繁開關場合。
固態(tài)繼電器的基本特性
◇輸入信號能與計算機終端及數(shù)字邏輯電路兼容
◇設計余量≥160%表面貼裝技術。
◇電氣開關壽命大于6×107次。
◇分過零觸發(fā)和隨機觸發(fā)兩種規(guī)格。
◇發(fā)光二極管指示工作狀態(tài)。
◇內置阻容吸收回路。
◇三極可以根據(jù)用戶要求，增加缺相保護功能。
◇工作環(huán)境-20℃-80℃。
◇動作應答時間ON＜10ms/OFF。固態(tài)繼電器的使用注意事項
1.電阻性負載不能超過額定電流的60%。
2.電感性或容性負載不能超過額定電流的40%，在控制感性負載時，一定要考慮負載的啟動性，盡量選耐電壓高的產品，因為感性負載有6倍左右的反峰值電壓。
3.固態(tài)繼電器導通時，兩端總有壓降，會產生焦耳熱尤其是大電流工作時更加突出，電流10A時必須加裝散熱器，電流大于40A時，需加風扇強冷或水冷。
4.過流和負載短路可能造成SSR內部可控硅*性失效，所以必須加裝熔斷器或空氣開關，小容量可選用保險絲。
5.過壓保護可采用并聯(lián)壓敏電阻，根據(jù)用戶要求也可內置壓敏電阻。
固態(tài)繼電器是半導體器件的組合裝置。它具有無觸點，壽命長，可靠性高，使用安全，電磁干擾小等優(yōu)點。
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）說明
工作原理：從DW1、DW2上取出的削頂正弦信號經(jīng)反相器BG1輸出方波再經(jīng)運算放大器A輸出尖峰脈沖信號。尖峰脈沖加在D3~D6的交流對角線與SCR的控制極和陰極間，D3~D6的直流對角線接在光電耦合器的輸出端。當從A、B輸入低壓小電流信號時，二極管發(fā)光，光敏管導通，于是從A運算放大器中輸出的尖峰脈沖觸發(fā)SCR導通，角載RL得電。A、B無信號輸入時，光電耦合器BG2截止，尖峰脈沖通不過而使SCR不能導通。