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固态继电器与普通继电器

来源: %E5%88%9B%E5%A7%8B%E4%BA%BA 作者: %E5%88%9B%E5%A7%8B%E4%BA%BA 2023-02-13 18:06:23 0

固态继电器是继电器的一种,是由微电子电路、分立电子器件和电力电子功率器件组成的无触点开关。由于具有短路保护、过载保护和过热保护功能,广泛应用于计算机外围接口设备、恒温系统、电炉的温度控制和加热控制,广泛应用于化工、煤矿等需要防爆、防潮、防腐的场合。很多想买固态继电器的朋友都想知道固态继电器怎么选,要注意什么。下面,边肖将与你分享!

一、固态继电器的选择及注意事项

1.选用小电流规格的印刷电路板用固态继电器时,由于引线端子由高导热材料制成,焊接应在温度小于250℃,时间小于10S的条件下进行。如果考虑环境温度,必要时可以考虑降额,负载电流一般控制在额定值的1/2以内。

2.针对各种负载浪涌特性选择固态继电器

当受控负载接通时,会产生很大的浪涌电流。因为热量来不及散发,很可能会损坏SSR内部的SCR。因此,用户在选择继电器时应分析被控负载的浪涌特性,然后再选择继电器。继电器在稳态运行的前提下,能够承受这种浪涌电流。选择时,各种负载下的降额系数(室温)请参考表2。

如果选用的继电器需要工作在工作频繁、寿命和可靠性要求高的场合,应在表2的基础上乘以0.6,以保证可靠工作。

选择时一般应遵循上述原则,在低电压下信号失真较低时,应选择以场效应晶体管为输出器件的DC固态继电器。比如对于交流阻性负载和大部分感性负载,可以选择过零继电器,这样可以延长负载和继电器的使用寿命,减少自身的射频干扰。作为相位输出控制,应选择随机固态继电器。

3.使用环境温度的影响。

固态继电器的负载能力受环境温度和自身温升的影响很大。在安装和使用过程中,应确保其具有良好的散热条件。额定工作电流10A以上的产品要配散热器,额定工作电流100A以上的产品要配散热器加风扇强冷。安装时应注意继电器底部与散热器接触良好,并涂抹适量导热硅脂,以达到最佳散热效果。

如果继电器长时间工作在高温(40℃~80℃)下,用户可以根据厂家提供的最大输出电流与环境温度的曲线数据考虑降额,以保证正常工作。

4.过流过压保护措施继电器使用时,负载的过流和短路会对SSR固态继电器的内部输出晶闸管造成永久性损坏,可考虑在控制电路中增加快速熔断器和空气体开关进行保护(选择继电器应选择产品输出保护,内置压敏电阻吸收电路和RC缓冲器,可吸收浪涌电压,提高dv/dt耐受能力);也可以在继电器输出端并联RC吸收电路和压敏电阻(MOV),实现输出保护。选择原则是220V选用500V-600V压敏电阻,380V可选用800V-900V压敏电阻。

5.继电器输入回路信号

当输入电压过高或输入电流超过规定的额定参数时,可以考虑在输入端串联一个分压电阻或在输入端口并联一个分流电阻,使输入信号不超过其额定参数值。

6具体使用时,控制信号和负载电源应稳定,波动不大于10%,否则应采取稳压措施。

7.安装和使用时,应远离电磁干扰和射频干扰源,防止继电器失控误动作。

8.当固态继电器开路,负载端有电压时,输出端会有一定的漏电流,在使用或设计时应注意。

9.当固态继电器无法更换时,尽量选择与原型号或技术参数相同的产品,以便与原应用电路相匹配,保证系统可靠工作。

二。固态继电器的工作原理

零触发AC-SSR是一种四端器件,其内部电路如图1所示。

1和2是输入端,3和4是输出端。R0为限流电阻,光耦电隔离输入输出电路;V1形成倒相器;R4、R5、V2和晶闸管V3组成过零检测电路;UR是双向整流桥,由V3和UR用来获得双向触发脉冲,使双向晶闸管V4导通;R3和R7是分流电阻,分别用来保护V3和V4;R8和C组成浪涌吸收网络,吸收电源中的峰值电压或浪涌电流,防止对开关电路的冲击。

需要指出的是,所谓的“过零”并不一定非得是电源电压波形的零点,一般是指在10 ~ 25 V或-(10 ~ 25) V范围内触发,如图2所示。在图中,交流电压分为三个区域。第一个区域在-10V ~+10V范围内,称为死区。当在该区域添加输入信号时,SSR无法打开。ⅱ区在10 ~ 25 V和-(10 ~ 25v)之间,称为响应区。在这个区域中,只要添加输入信号,SSR就会立即开启。ⅲ区是振幅大于25V的范围,称为压制区。当输入信号被添加到该区域时,SSR的传导被抑制。

当没有电压信号施加到输入端时,光耦合器的光电晶体管关闭,因为它不接收光,V1饱和,V3和V4关闭,因为没有触发电压。此时,SSR被关闭。当添加输入信号时,光耦合器中的发光二极管发光,光电晶体管饱和,从而关闭V1。此时,如果V3两端的电压在-(10 ~ 25) V或10 ~ 25 V范围内,可以通过适当选择分压电阻R4和R5来关断V2,使V3触发导通,在V 4的控制电极上得到R6→UR→V 3→UR→R7或相反方向的触发脉冲,使V4导通,接通交流电源。另一方面,如果交流电压波形在图2中的区域III,V3和V4的导通由于V2的饱和而被抑制,SSR被抑制,从而实现过零触发控制。因为10 ~ 25 V的幅度与电源电压的幅度相比,可以近似视为“零”。所以一般过零电压大致定义为0 ~ 25V,也就是说在这个区域,只要加上输入信号,过零触发AC-SSR就可以开启。

当输入端电压信号被移除时,光耦合器中的光电晶体管关断,V1饱和,V3关断,但此时,V4保持导通,直到负载电流降低到小于三端双向可控硅开关的保持电流和电源电压,并且SSR关断。

固态继电器的输出器件可分为双向晶闸管和两个反向并联的单向晶闸管。如果负载是诸如电动机的感性负载,则其静态电压上升率dv/dt是一个重要的参数。由于单向晶闸管的静态电压上升率(200V/μs)远高于双向晶闸管的换相指数(10V/μs),如果用两个大功率单向晶闸管反并联代替双向晶闸管,一方面可以提高输出功率;另一方面也可以提高抗浪涌电流的冲击能力,称为增强型SSR。

三。固态继电器的优缺点分析

1、固态继电器的优点

(1)长寿命和高可靠性

固态继电器SSR没有机械运动部件,固态装置执行电击功能。由于没有运动部件,它可以在高冲击和振动的环境中工作。由于组成固态继电器的元件的固有特性,固态继电器具有长寿命和高可靠性。

(2)灵敏度高,控制功率低,电磁兼容性好。

固态继电器输入电压范围宽,驱动功率低,与大多数逻辑集成电路兼容。不需要缓冲器或驱动器。

(3)快速转换

固态继电器使用固态器件,所以开关速度可以从几毫米到几微米。

(4)电磁干扰低。

固态继电器无输入线圈,无点火电弧,无反弹,减少电磁干扰。大部分交流输出固态继电器的输出是零电压开关,零电压导通,零电流关断,减少射频干扰。

2、固态继电器的缺点

(1)导通晶体管的压降较大,可控或双向受控晶体管的正向压降可达1~2V,大功率晶体管的饱和压降也在1~2之间。普通功率FET的导通电阻也大于机械触点的接触电阻。

(2)半导体器件关断后,仍可能存在几微安到几毫安的漏电流,无法实现理想的电气隔离。

(3)由于管压降大,传导后的耗电量和发热量也大。大功率固态继电器的体积远大于同容量的电磁继电器,其输出功率与环境和外壳温度有关。

(4)电子元器件的温度特性和电子电路的抗干扰能力差,抗辐射能力也差。如果不采取有效措施,工作可靠性会很低。

(5)通常固体继电器都是以单刀单掷的形式设计的,比较容易实现。多组和多组转换结构需要几个相互连接并正确联锁的固态继电器。这些固态继电器基本上是以积木的方式堆叠在一起,形成一个占地面积很大的空的复杂装置。大功率固态继电器,因为需要散热,进一步增加了所有空的空间和成本。

(6)通常用于功率控制的固态继电器设计用于负载或交流输出或DC输出,但不适用于交流和支路负载。

看了以上对固态继电器的选型和工作原理的详细介绍,相信大家对固态继电器已经有了详细的了解。固态继电器的选择主要需要结合其具体用途,上面已经介绍清楚的小编在此不再赘述。想进一步了解的,请继续关注装修,科学装修!

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