固態繼電器的應用淺析

固態繼電器的應用淺析
1.概述
固態繼電器（Solid State Relay ,縮寫 SSR）是用分離的電子元器件、集成電路（或芯片）及混合微電路技術結合發展起來的一種具有繼電特性的無觸點式電子開關。具有壽命長、可靠性高、開關速度快、電磁干擾小、無噪聲、無火花等特點，可廣泛應用于航天、航海、家電、機床、通訊、化工、煤礦等工業自動化等領域。 2.固態繼電器分類（按輸出負載電源分） 2.1交流固態繼電器
2.1.1按開關方式分
a.電壓過零導通型（簡稱過零型）b.電壓隨機導通型（簡稱隨機型）
2.1.2按輸出開關元件分
a.雙向可控硅輸出型b.單向可控硅反并聯型（增強型）
2.1.3按安裝方式分
a.焊針式：線路板用，一般為小電流規格B.裝置式：可配置散熱器安裝固定在金屬底板上，大電流規格 2.2直流固態繼電器
2.2.1按輸入端分
a.光隔離型
b.高頻磁隔離，變壓器耦合
2.2.2按輸出端分
a.大功率三極管
b.功率場效應管 2.3交直流固態繼電器
a.光伏耦合器
b.磁隔離 3. 典型交直流固態繼電器原理分析 3.1 交流固態繼電器（過零型）原理分析
固態繼電器由三部分組成：輸入電路、隔離（耦合）和輸出電路組成，在輸入電路控制端加入信號后，IC1光電耦合器內光敏三極管呈導通狀態，R1串接電阻對輸入信號進行限流，以保證光耦合器不致損壞。LED發光二極管指示輸入端控制信號，VD1可防止當輸入信號正負極性接反時以保護光耦IC1。
V1 在線路中起到交流電壓檢測作用，使固態繼電器在電壓過零時開啟、負載電流過零時關斷。當IC1光敏三極管截止時(控制端無信號輸入時)，V1通過R2獲得基極電流使之飽和導通,從而使 SCR可控硅門極觸發電壓UGT被箝在低電位而處于關斷狀態， 終導致BTA雙向可控硅在門極控制端R6上無觸發脈沖而處于關斷狀態。
當IC1光敏三極管導通時( 控制端有信號輸入時) ，SCR可控硅的工作狀態由交流電壓零點檢測三極管V1來確定其工作狀態 。如電源電壓經R2與R3分壓，A處電壓大于過零電壓時(VA＞VBE1)，V1處飽和導通狀態，SCR、BTA可控硅都處于關斷狀態；如電源電壓經R2與R3分壓，A處電壓小于過零電壓時（VA＞VBE1）V1處截止狀態，SCR可控硅通過R4獲得觸發信號而導通 ,從而使 BTA在R6上也獲得觸發信號也呈導通狀態,對負載電源進行關斷控制。如此時控制端信號關斷后,負載電流也隨之減小至BTA雙向可控硅的維持電流IH時可自行關斷,切斷負載電源。
如繼電器長期工作在高溫狀態下(40℃~80℃)時，用戶可根據廠家提供的 大輸出電流與環境溫度曲線數據，考慮降額使用來保證正常工作。
4.4 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內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予以保護型(選擇繼電器應選擇產品輸出保護,內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。
4.5 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定的額定參數時,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值。