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【E讲堂】固态继电器的分类与做事道理

  (Solid State Relays,缩写SSR)是一种无触点电子开合,由分立元器件、膜固定电阻搜集和芯片,采用搀杂工艺拼装来完成支配回途(输入电途)与负载回途(输出电途)的电断绝及信号耦合,由固态器件完成负载的通断切换功效,内部无任何可动部件。只管市集上的型号规格繁众,但它们的任务道理基础上是一样的。紧要由输入(支配)电途,驱动电途和输出(负载)电途三局部构成。

  固态继电器的输入电途是为输入支配信号供给一个回途,使之成为固态继电器的触发信号源。固态继电器的输入电途众为直流输入,局部的为互换输入。直流输入电途又分为阻性输入和恒流输入。阻性输入电途的输入支配电流随输入电压呈线性的正向改变。恒流输入电途,正在输入电压抵达肯定值时,电流不再随电压的升高而彰彰增大,这种继电器可合用于相当宽的输入电压边界。

  固态继电器的驱动电途可能包含断绝耦合电途、功效电途和触发电途三局部。断绝耦合电途,目前众采用光电耦合器和高频变压器两种电途形状。常用的光电耦合器有光-三极管、光-双向可控硅、光-二极管阵列(光-伏)等。高频变压器耦合,是正在肯定的输入电压下,酿成约10MHz的自激振荡,通过变压器磁芯将高频信号传达到变压器次级。功效电途可包含检波整流、过零、加快、维持、显示等百般功效电途。触发电途的用意是给输出器件供给触发信号。

  固态继电器的输出电途是正在触发信号的支配下,完成固态继电器的通断切换。输出电途紧要由输出器件(芯片)和起瞬态遏抑用意的招揽回途构成,有时还包含反应电途。目前,百般固态继电器行使的输出器件紧要有晶体三极管(Transistor)、单向可控硅(Thyristor或SCR)、双向可控硅(Triac)、MOS场效应管(MOSFET)、绝缘栅型双极晶体管(IGBT)等。

  固态继电器道理 固态继电器(Solidstate Relay, SSR)是一种由固态电子组件构成的新型无触点开合,应用电子组件(如开合三极管、双向可控硅等半导体组件)的开合特色,抵达无触点、无火花、而能接通和断开电途的宗旨,以是又被称为“无触点开合”。相对付以往的“线圈簧片触点式”继电器(Electromechanical Relay, EMR),SSR没有任何可动的板滞零件,任务中也没有任何板滞举措,具有超越EMR的上风,如反映速、牢靠度高、寿命长(SSR的开合次数可达108109次,比寻常EMR的106跨过百倍)、无举措噪声、耐震、耐板滞袭击、具有优秀的防潮防霉防腐特色。这些特性使SSR正在军事、化工、和百般工业民用电控开发中均有寻常运用。固态继电器的支配信号所需的功率极低,以是可能用弱信号支配强电流。同时互换型的SSR采用过零触发时间,使SSR可能安好地用正在盘算推算机输出接口,不会像EMR那样爆发一系列对盘算推算机的扰乱,乃至会导致急急当机。较量常用的是DIP封装的型式。支配电压和负载电压按行使局面可能分成互换和直流两大类,以是会有DC-AC、DC-DC、AC-AC、AC-DC四种型式,它们折柳正在互换或直流电源上做负载的开合,不行混用.

  按负载电源的类型分别可将SSR分为互换固态继电器(ACSSR)和直流固态继电器(DCSSR)。ACSSR是以双向晶闸管举动开合器件,用来接通或断开互换负载电源的固态继电器。ACSSR的支配触发方法分别,又可分为过零触发型和随机导通型两种。过零触发型ACSSR是当支配信号输入后,正在互换电源通过零电压相近时导通,故扰乱很小。随机导通型ACSSR则是正在互换电源的任一相位上导通或合断,以是正在导通刹那可以爆发较大的扰乱。

  过零触发型ACSSR为四端器件。1、2为输入端,3、4为输出端。R0为限流电阻,光耦合器将输入与输出电途正在电气上隔脱节,V1组成反相器,R4、R5、V2和晶闸管V3构成过零检测电途,UR为双向整流桥,由V3和UR用以得回使双向晶闸管V4开启的双向触发脉冲,R3、R7为分流电阻,折柳用来维持V3和V4,R8和C构成浪涌招揽搜集,以招揽电源中带有的尖峰电压或浪涌电流,避免对开合电途爆发袭击或扰乱。

  要指出的是所谓“过零”并非真的必需是电源电压波形的零处,而寻常是指正在10~25V或-(10~25)V区域内实行触发,如图2所示。图中互换电压分三个区域,Ⅰ区为-10V~+10V边界,称为死区,正在此区域中参预输入信号时不行使SSR导通。Ⅱ区为10~25V和-(10~25)V边界,称为呼应区,正在此区域内只消参预输入信号,SSR马上导通。Ⅲ区为幅值大于25V的边界,称为遏抑区正在此区域内参预输入信号,SSR的导通被遏抑。

  当输入端未加电压信号时,光耦合器的光敏晶体管因未吸取光而截止,V1饱和,V3和V4因无触发电压而截止,此时SSR闭塞。当参预输入信号时,光耦合器中的发光二极管发光,光敏晶体管饱和,使V1截止。此时若V3两头电压正在-(10~25)V或10~25V边界内时,只消适宜选拔分压电阻R4和R5,就可使V2截止,云云使V3触发导通,从而使V 4的支配极上获得从R6URV 3URR7或反宗旨的触发脉冲,而使V4导通,使负载接通互换电源。而若互换电压波形正在Ⅲ区内时,则因V2饱和而遏抑V3和V4的导通,而使SSR被遏抑,从而完成了过零触发支配。因为10~25V幅值与电源电压幅值比拟可近似看作“零”。以是,寻常就将过零电压大略地界说为0~25V,即以为正在此区域内,只消参预输入信号,过零触发型ACSSR都能导通。

  当输入端电压信号除掉后,光耦合器中的光敏晶体管截止,V1饱和,V3截止,但此时V4仍维系导通,直到负载电流随电源电压减小到小于双向晶闸管的支持电流时,SSR才转为截止。

  SSR的输出端器件可分为双向晶闸管和两只单向晶闸管反并联形状。若负载为电动机一类的感性负载,则其静态电压上升率dv/dt是一个紧张参数。因为单向晶闸管静态电压上升率(200V/s)大大高于双向晶闸管的换向目标(10V/s),以是若采用两只大功率单向晶闸管反并联庖代双向晶闸管,一方面可抬高输出功率;另一方面也可抬高耐浪涌电流的袭击才华,这种SSR称为加强型SSR。

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