技术文章

固态继电器工作原理详细介绍

SSR固态继电器以触发形式,可分为零压型（Z）和调相型（P）两种。在输入端施加合适的控制信号VIN时,P型SSR立即导通。当VIN撤销后,负载电流低于双向可控硅维持电流时（交流换向）,SSR关断。

Z型SSR内部包括过零检测电路,在施加输入信号VIN时,只有当负载电源电压达到过零区时,SSR才能导通,并有可能造成电源半个周期的zui大延时。Z型SSR关断条件同P型,但由于负载工作电流近似正弦波,高次谐波干扰小,所以应用广泛。

有的公司SSR由于采用输出器件不同,有普通型（S,采用双向可控硅元件）和增强型（HS,采用单向可控硅元件）之分。当加有感性负载时,在输入信号截止t1之前,双向可控硅导通,电流滞后电源电压90O（纯感时）。t1时刻,输入控制信号撤销,双向可控硅在小于维持电流时关断（t2）,可控硅将承受电压上升率dv/dt很高的反向电压。这个电压将通过双向可控硅内部的结电容,正反馈到栅极。如果超过双向可控硅换向dv/dt指标（典型值10V/s,将引起换向恢复时间长甚至失败。

单向可控硅（增强型SSR）由于处在单极性工作状态,此时只受静态电压上升率所限制（典型值200V/s）,因此增强型固态继电器HS系列比普通型SSR的换向dv/dt指标提高了520倍。由于采用两只大功率单向可控硅反并联,改变了电流分配和导热条件,提高了SSR输出功率。

增强型SSR在大功率应用场合,无论是感性负载还是阻性负载,耐电压、耐电流冲击及产品的可靠性,均超过普通固态继电器,并达到了进口产品的基本指标,是替代普通固态继电器的更新产品。

固态继电器的应用

S系列固态继电器,HS系列增强型固态继电器、可以广泛用于:计算机外围接口装置,恒温器和电阻炉控制、交流电机控制、中间继电器和电磁阀控制、复印机和全自动洗衣机控制、信号灯交通灯和闪烁器控制、照明和舞台灯光控制、数控机械遥控系统、自动消防和保安系统、大功率可控硅触发和工业自动化装置等。
 固态继电器SSR（Solid State Relay）是利用现代微电子技术与电力电子技术相结合,而发展起来的一种新型无触点电子开关。在逻辑控制电路中，可达到以弱控制强和弱强隔离的目的，跟电磁继电器工作原理基本相似，在触发信号的控制下，实现对负载电路通断切换的开关作用。
固态继电器是由固态元件组成的无触点开关，具有工作安全可靠、寿命长、无触点、无火花、无污染、高绝缘、高耐压（越过2.5kv）、低触发电流、开关速度快、可与数字电路巨配，以阻燃型环氧树脂为原料，采用灌封技术，使与外界隔离，具有良好的耐压、防潮、防腐、抗震动等性能。 固态继电器内部采用电压过零时开启，负载过零时关断的特性，在负载上可以得到一个完整的正弦波形。因此电路的射频干扰很小，可降低感性负载（如风扇、三相电动机等）的反电动势以及驱动阻性负载（如白炽灯、发热丝等）时可显著降低浪涌电流等优点。
固态继电器的应用
SSR 系列固态继电器螺纹引出端子接线，具有强度高、耐冲击、抗震动性强、输入端驱动电流小，可方便与计算机终端数字控制电路接口，广泛应用在石油化工、仪器设备、多种机械、电磁阀控制、数控机床、娱乐设施等，自动化设备。是交直流接触器的更新换代产品。 特别适用于腐蚀、潮湿、防光、防爆等恶劣环境及频繁开关场合。
固态继电器的基本特性
◇输入信号能与计算机终端及数字逻辑电路兼容
◇ 设计余量≥160%表面贴装技术。
◇ 电气开关寿命大于60000×107次。
◇ 分过零触发和随机触发两种规格。
◇ 发光二极管指示工作状态。
◇ 内置阻容吸收回路。
◇ 三极可以根据用户要求，增加缺相保护功能。
◇ 工作环境-20℃-80℃。
◇ 动作应答时间ON＜10ms/OFF。固态继电器的使用注意事项
1. 电阻性负载不能超过额定电流的60%。
2. 电感性或容性负载不能超过额定电流的40%，在控制感性负载时，一定要考虑负载的启动性，尽量选耐电压高的产品，因为感性负载有6倍左右 的反峰值电压。
3. 固态继电器导通时，两端总有压降，会产生焦耳热尤其是大电流工作时更加突出，电流10A时必须加装散热器，电流大于40A时，需加风扇强冷 或水冷。
4. 过流和负载短路可能造成SSR内部可控硅*性失效，所以必须加装熔断器或空气开关，小容量可选用保险丝。
5. 过压保护可采用并联压敏电阻，根据用户要求也可内置压敏电阻。

固态继电器是半导体器件的组合装置。它具有无触点，寿命长，可靠性高，使用安全，电磁干扰小等优点。

它分为直流固态（输出用MOS管、IGBT等控制）和交流固态（输出用可控硅控制）。

下面以交流固态（50A）说明
工作原理：从DW1、DW2上取出的削顶正弦信号经反相器BG1输出方波再经运算放大器A输出尖峰脉冲信号。尖峰脉冲加在D3~D6的交流对角线与SCR的控制极和阴极间，D3~D6的直流对角线接在光电耦合器的输出端。当从A、B输入低压小电流信号时，二极管发光，光敏管导通，于是从A运算放大器中输出的尖峰脉冲触发SCR导通，角载RL得电。A、B无信号输入时，光电耦合器BG2截止，尖峰脉冲通不过而使SCR不能导通。