固态继电器的应用浅析

本文摘要：1.阐述 固态继电器（SolidStateRelay,简写SSR）是用分离出来的电子元器件、集成电路（或芯片）及混合微电路技术融合发展一起的一种具备继电特性的无触点式电子电源。具备寿命长、可靠性低、电源速度快、电磁干扰小、无噪声、无火花等特点，可普遍应用于航天、航海、家电、机床、通讯、化工、煤矿等工业自动化等领域。

1.阐述　　固态继电器（SolidStateRelay,简写SSR）是用分离出来的电子元器件、集成电路（或芯片）及混合微电路技术融合发展一起的一种具备继电特性的无触点式电子电源。具备寿命长、可靠性低、电源速度快、电磁干扰小、无噪声、无火花等特点，可普遍应用于航天、航海、家电、机床、通讯、化工、煤矿等工业自动化等领域。　　2.固态继电器分类（按输入阻抗电源分）　　2.1交流固态继电器　　2.1.1按电源方式分　　a.电压过零导通型（全称过零型）b.电压随机导通型（全称随机型）　　2.1.2按输入电源元件分　　a.双向可控硅输入型b.单向可控硅反并联型（增强型）　　2.1.3按加装方式分　　a.焊接针式：线路板用，一般为小电流规格B.装置式：可配备散热器加装相同在金属底板上，大电流规格　　2.2直流固态继电器　　2.2.1按输出端分　　a.光隔绝型　　b.高频磁隔绝，变压器耦合　　2.2.2按输入端分　　a.大功率三极管　　b.功率场效应管　　2.3交直流固态继电器　　a.光伏耦合器　　b.磁隔绝3.典型交直流固态继电器原理分析　　3.1交流固态继电器（过零型）原理分析　　固态继电器由三部分构成：输出电路、隔绝（耦合）和输入电路构成，在输出电路掌控末端重新加入信号后，IC1光电耦合器内光敏三极管呈导通状态，R1串联电阻对输出信号展开限流，以确保光耦合器不致损毁。LED发光二极管命令输出末端掌控信号，VD1可避免当输出信号正负极性接反时以维护光耦IC1。

　　V1在线路中起着交流电压检测起到，使固态继电器在电压过零时打开、阻抗电流过零时变频器。当IC1光敏三极管累计时（掌控末端无信号输出时），V1通过R2取得基极电流使之饱和状态导通,从而使SCR可控硅门近于启动时电压UGT被箝在较低电位而正处于变频器状态，最后造成BTA双向可控硅在门近于掌控末端R6上无启动时脉冲而正处于变频器状态。　　当IC1光敏三极管导通时（掌控末端有信号输出时），SCR可控硅的工作状态由交流电压零点检测三极管V1来确认其工作状态。

如电源电压经R2与R3压强，A一处电压小于过零电压时（VA＞VBE1），V1一处饱和状态导通状态，SCR、BTA可控硅都正处于变频器状态；如电源电压经R2与R3压强，A一处电压大于过零电压时（VA＞VBE1）V1一处累计状态，SCR可控硅通过R4取得启动时信号而导通,从而使BTA在R6上也取得启动时信号也呈圆形导通状态,对阻抗电源展开变频器掌控。如此时掌控末端信号关口败军,阻抗电流也随之增大至BTA双向可控硅的保持电流IH时可自行变频器,截断阻抗电源。

　　交流过零型固态继电器，因有其电压过零时打开，阻抗电流过零时变频器的特性。它的仅次于接上、变频器时间是半个电源周期，在阻抗上可获得一个原始的正弦波形。也适当的增加了对阻抗的冲击。而在适当的掌控电路中产生的射频阻碍也大大减少。

过零型与随机型的工作波形图分别闻图2和图3。　　在输出掌控电路中，电阻R1串联在IC1光电耦合器输出末端对其发光管展开限流维护，发光管LED对输出掌控信号给与命令，VD1对输出端的反偏电压展开维护。

当掌控末端无信号输出时，IC1光电耦合器中的光敏三极管呈圆形累计低压状态，V1通过R2取得其基极电流使之饱和状态导通,从而造成V2、V3、V4皆处在累计状态，使其固态继电器呈圆形变频器状态。　　当掌控末端有信号输出时，IC1中光敏三极管导通，使V1呈圆形累计状态，从而使V2、V3、V4导通使其固态继电器呈圆形接上状态，并将电源加至阻抗上，直流固态继电器的输入末端随着输出末端信号的重新加入而导通，信号的消失而变频器。　　另外，大功率低电压的直流固态继电器的输入电源广泛使用功率场效应管来替代功率三极管,以此来减少输出功率。

4.选型用于时应注意事项　　4.1在搭配小电流规格印刷电路板用于的固态继电器时，因引线端子为低导电材料做成,焊时应在温度大于250℃、时间大于10S的条件下展开，如考虑到周围温度的原因，适当时可考虑到降额用于，一般将阻抗电流掌控在额定值的1/2以内用于。　　4.2各种阻抗浪涌特性对SSR的自由选择　　许多被控阻抗在接上瞬间不会产生相当大的浪涌电流，由于热量马上弥漫，很有可能使SSR内部可控硅损毁,所以用户在搭配继电器时应付被控阻抗的浪涌特性展开分析,然后再行自由选择继电器。

使继电器在确保稳态工作前提下需要忍受这个浪涌电流，自由选择时可参照表格2各种阻抗时的降额系数（常温下）。　　如所搭配的继电器需在工作较频密、寿命以及可靠性拒绝较高的场合工作时，则不应在表格2的基础上再行除以0.6以保证工作可信。　　一般在搭配时遵循上述原则，在低电压拒绝信号杂讯小可搭配使用场效应管不作输入器件的直流固态继器；如对交流阻性阻抗和多数感性阻抗，可搭配过零型继电器，这样可延长阻抗和继电器寿命，也可增大自身的射频阻碍。

如作为振幅输入掌控时，省辖市用随机型固态继电器。　　4.3用于环境温度的影响　　固态继电器的阻抗能力不受环境温度和自身温升的影响较小，在加装用于过程中,不应确保其有较好的风扇条件，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特风扇强冷。

在加装时应留意继电器底部与散热器的较好认识，并考虑到涂抹适度导电硅脂以达到最佳风扇效果。　　如继电器长年工作在高温状态下（40℃～80℃）时，用户可根据厂家获取的仅次于输入电流与环境温度曲线数据，考虑到降额用于来确保长时间工作。

　　4.4过流、过压保护措施　　在继电器用于时，因过东流和阻抗短路不会导致SSR内部输入可控硅永久损毁,可考虑到在掌控电路中减少较慢熔断器和空气电源不予维护型（自由选择继电器不应自由选择产品输入维护,内置压敏电阻吸取电路和RC缓冲器,可吸收浪涌电压和提升dv/dt耐量）；也可在继电器输入末端并相接RC吸取电路和压敏电阻（MOV）来构建输入维护。搭配原则是220V搭配500V-600V压敏电阻，380V时可搭配800V-900V压敏电阻。　　4.5继电器输出电路信号　　在用于时因输出电压过低或输出电流过大远超过其规定的额定参数时,可考虑到在输出末端串联分力电阻或在输出端口并相接分流电阻,以使输出信号不多达其额定参数值。

　　4.6在明确用于时,掌控信号和阻抗电源拒绝平稳，波动不不应小于10%，否则不应采行稳压措施。　　4.7在加装用于时应靠近电磁干扰,射频干扰源，防止继电器误动失控。　　4.8固态继电器开路且阻抗末端有电压时,输入末端不会有一定的漏电流，在用于或设计时应留意。

　　4.9固态继电器过热替换时,不应尽可能搭配原型号或技术参数完全相同的产品，以便与原应用于线路给定，保证系统的可信工作。

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