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固態繼電器的分類與工作原理及選型
來源: 日期:2013-11-18 21:54:20 人氣:標簽:
固態繼電器工作可靠,壽命長,無噪聲,無火花,無電磁干擾,開關速度快,抗干擾能力強,且體積小,耐沖擊,耐振蕩,防爆、防潮、防腐蝕、能與ttl、dtl、htl等邏輯電路兼容,以微小的控制信號達到直接驅動大電流負載。主要不足是存在通態壓降(需相應散熱措施),有斷態漏電流,交直流不能通用,觸點組數少,另外過電流、過電壓及電壓上升率、電流上升率等指標差。
2. 固態繼電器可應用于哪些場合?
固態繼電器目前已廣泛應用于計算機外圍接口裝置,電爐加熱恒溫系統,數控機械,遙控系統、工業自動化裝置;信號燈、閃爍器、照明舞臺燈光控制系統;儀器儀表、醫療器械、復印機、自動洗衣機;自動消防,保安系統,以及作為電網功率因素補償的電力電容的切換開關等等,另外在化工、煤礦等需防爆、防潮、防腐蝕場合中都有大量使用。
3.固態繼電器可分為哪些類型?
交流固態繼電器按開關方式分有電壓過零導通型(簡稱過零型)和隨機導通型(簡稱隨機型);按輸出開關元件分有雙向可控硅輸出型(普通型)和單向可控硅反并聯型(增強型);按安裝方式分有印刷線路板上用的針插式(自然冷卻,不必帶散熱器)和固定在金屬底板上的裝置式(靠散熱器冷卻);另外輸入端又有寬范圍輸入(dc3-32v)的恒流源型和串電阻限流型等。
4.過零型ssr與隨機型ssr在用途上有什么區別?
過零型ssr用作“開關”切換(從“開關”切換功能而言即等同于普通的繼電器或接觸器),我們通常講的固態繼電器多數都為過零型(過零型ssr只能“開關”不能“調壓”)。
隨機型ssr主要用于“斬波調壓”(但隨機型ssr的控制信號必須為與電網同步且上升沿可在0°-180°范圍內改變的方波信號時才能實現調壓,單一電壓信號或0-5v的模擬信號并不能使其調壓,從“調壓”功能的角度講隨機型ssr完全不同于普通的繼電器或接觸器)。有一點必須強調,各類調壓模塊或固態繼電器內部作為輸出觸點的器件均為可控硅,且都是依靠改變可控硅導通角來達到“調壓”的目的,故輸出的電壓波形均為“缺角”的正弦波(不同于自耦調壓器輸出的完整正弦波),因此存在高次諧波,有一定噪音,電網有一定“污染”(國內外同類產品均相同,這是由斬波調壓原理決定的)。
固態繼電器的分類與工作原理
固態繼電器(solid state relays,縮寫ssr)是一種無觸點電子開關,由分立元器件、膜固定電阻網絡和芯片,采用混合工藝組裝來實現控制回路(輸入電路)與負載回路(輸出電路)的電隔離及信號耦合,由固態器件實現負載的通斷切換功能,內部無任何可動部件。盡管市場上的固態繼電器型號規格繁多,但它們的工作原理基本上是相似的。主要由輸入(控制)電路,驅動電路和輸出(負載)電路三部分組成。
固態繼電器的輸入電路是為輸入控制信號提供一個回路,使之成為固態繼電器的觸發信號源。固態繼電器的輸入電路多為直流輸入,個別的為交流輸入。直流輸入電路又分為阻性輸入和恒流輸入。阻性輸入電路的輸入控制電流隨輸入電壓呈線性的正向變化。恒流輸入電路,在輸入電壓達到一定值時,電流不再隨電壓的升高而明顯增大,這種繼電器可適用于相當寬的輸入電壓范圍。
固態繼電器的驅動電路可以包括隔離耦合電路、功能電路和觸發電路三部分。隔離耦合電路,目前多采用光電耦合器和高頻變壓器兩種電路形式。常用的光電耦合器有光-三極管、光-雙向可控硅、光-二極管陣列(光-伏)等。高頻變壓器耦合,是在一定的輸入電壓下,形成約10mhz的自激振蕩,通過變壓器磁芯將高頻信號傳遞到變壓器次級。功能電路可包括檢波整流、過零、加速、保護、顯示等各種功能電路。觸發電路的作用是給輸出器件提供觸發信號。
固態繼電器的輸出電路是在觸發信號的控制下,實現固態繼電器的通斷切換。輸出電路主要由輸出器件(芯片)和起瞬態抑制作用的吸收回路組成,有時還包括反饋電路。目前,各種固態繼電器使用的輸出器件主要有晶體三極管(transistor)、單向可控硅(thyristor或scr)、雙向可控硅(triac)、mos場效應管(mosfet)、絕緣柵型雙極晶體管(igbt)等。
固態繼電器原理 固態繼電器(solidstate relay, ssr)是一種由固態電子組件組成的新型無觸點開關,利用電子組件(如開關三極管、雙向可控硅等半導體組件)的開關特性,達到無觸點、無火花、而能接通和斷開電路的目的,因此又被稱為“無觸點開關”。相對于以往的“線圈—簧片觸點式”繼電器(electromechanical relay, emr),ssr沒有任何可動的機械零件,工作中也沒有任何機械動作,具有超越emr的優勢,如反應快、可靠度高、壽命長(ssr的開關次數可達108"109次,比一般emr的106高出百倍)、無動作噪聲、耐震、耐機械沖擊、具有良好的防潮防霉防腐特性。這些特點使ssr在軍事、化工、和各種工業民用電控設備中均有廣泛應用。固態繼電器的控制信號所需的功率極低,因此可以用弱信號控制強電流。同時交流型的ssr采用過零觸發技術,使ssr可以安全地用在計算機輸出接口,不會像emr那樣產生一系列對計算機的干擾,甚至會導致嚴重當機。比較常用的是dip封裝的型式。控制電壓和負載電壓按使用場合可以分成交流和直流兩大類,因此會有dc-ac、dc-dc、ac-ac、ac-dc四種型式,它們分別在交流或直流電源上做負載的開關,不能混用.
按負載電源的類型不同可將ssr分為交流固態繼電器(ac—ssr)和直流固態繼電器(dc—ssr)。ac—ssr是以雙向晶閘管作為開關器件,用來接通或斷開交流負載電源的固態繼電器。ac—ssr的控制觸發方式不同,又可分為過零觸發型和隨機導通型兩種。過零觸發型ac—ssr是當控制信號輸入后,在交流電源經過零電壓附近時導通,故干擾很小。隨機導通型ac—ssr則是在交流電源的任一相位上導通或關斷,因此在導通瞬間可能產生較大的干擾。
工作原理
過零觸發型ac—ssr為四端器件,其內部電路如圖1所示。1、2為輸入端,3、4為輸出端。r0為限流電阻,光耦合器將輸入與輸出電路在電氣上隔離開,v1構成反相器,r4、r5、v2和晶閘管v3組成過零檢測電路,ur為雙向整流橋,由v3和ur用以獲得使雙向晶閘管v4開啟的雙向觸發脈沖,r3、r7為分流電阻,分別用來保護v3和v4,r8和c組成浪涌吸收網絡,以吸收電源中帶有的尖峰電壓或浪涌電流,防止對開關電路產生沖擊或干擾。
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