SSR固態繼電器工作原理及常見問題

2020-11-25 OFweek維科網

  固態繼電器(Solid State Relay,縮寫SSR),是由微電子電路,分立電子器件,電力電子功率器件組成的無觸點開關。用隔離器件實現了控制端與負載端的隔離。固態繼電器的輸入端用微小的控制信號,達到直接驅動大電流負載。

  固態繼電器工作原理詳細介紹

  SSR固態繼電器以觸發形式,可分為零壓型(Z)和調相型(P)兩種。在輸入端施加合適的控制信號VIN時,P型SSR立即導通。當VIN撤銷後,負載電流低於雙向可控矽維持電流時(交流換向),SSR關斷。

  Z型SSR內部包括過零檢測電路,在施加輸入信號VIN時,只有當負載電源電壓達到過零區時,SSR才能導通,並有可能造成電源半個周期的最大延時。Z型SSR關斷條件同P型,但由於負載工作電流近似正弦波,高次諧波幹擾小,所以應用廣泛。

  有的公司SSR由於採用輸出器件不同,有普通型(S,採用雙向可控矽元件)和增強型(HS,採用單向可控矽元件)之分。當加有感性負載時,在輸入信號截止t1之前,雙向可控矽導通,電流滯後電源電壓90O(純感時)。t1時刻,輸入控制信號撤銷,雙向可控矽在小於維持電流時關斷(t2),可控矽將承受電壓上升率dv/dt很高的反向電壓。這個電壓將通過雙向可控矽內部的結電容,正反饋到柵極。如果超過雙向可控矽換向dv/dt指標(典型值10V/s,將引起換向恢復時間長甚至失敗。

  單向可控矽(增強型SSR)由於處在單極性工作狀態,此時只受靜態電壓上升率所限制(典型值200V/s),因此增強型固態繼電器HS系列比普通型SSR的換向dv/dt指標提高了520倍。由於採用兩隻大功率單向可控矽反並聯,改變了電流分配和導熱條件,提高了SSR輸出功率。

  固態繼電器的應用

  固態繼電器是由固態元件組成的無觸點開關,具有工作安全可靠、壽命長、無觸點、無火花、無汙染、高絕緣、高耐壓(越過2.5kv)、低觸發電流、開關速度快、可與數字電路巨配,以阻燃型環氧樹脂為原料,採用灌封技術,使與外界隔離,具有良好的耐壓、防潮、防腐、抗震動等性能。固態繼電器內部採用電壓過零時開啟,負載過零時關斷的特性,在負載上可以得到一個完整的正弦波形。因此電路的射頻幹擾很小,可降低感性負載(如風扇、三相電動機等)的反電動勢以及驅動阻性負載(如白熾燈、發熱絲等)時可顯著降低浪湧電流等優點。

  S系列固態繼電器,HS系列增強型固態繼電器、可以廣泛用於:計算機外圍接口裝置,恆溫器和電阻爐控制、交流電機控制、中間繼電器和電磁閥控制、複印機和全自動洗衣機控制、信號燈交通燈和閃爍器控制、照明和舞檯燈光控制、數控機械遙控系統、自動消防和保安系統、大功率可控矽觸發和工業自動化裝置等。

  固態繼電器的基本特性

  ◇輸入信號能與計算機終端及數字邏輯電路兼容

  ◇ 設計餘量≥160%表面貼裝技術。

  ◇ 電氣開關壽命大於6×107次。

  ◇ 分過零觸發和隨機觸發兩種規格。

  ◇ 發光二極體指示工作狀態。

  ◇ 內置阻容吸收回路。

  ◇ 三極可以根據用戶要求,增加缺相保護功能。

  ◇ 工作環境-20℃-80℃。

  ◇ 動作應答時間ON<10ms/OFF。

  固態繼電器的使用注意事項

  1. 電阻性負載不能超過額定電流的60%。

  2. 電感性或容性負載不能超過額定電流的40%,在控制感性負載時,一定要考慮負載的啟動性,儘量選耐電壓高的產品,因為感性負載有6倍左右 的反峰值電壓。

  3. 固態繼電器導通時,兩端總有壓降,會產生焦耳熱尤其是大電流工作時更加突出,電流10A時必須加裝散熱器,電流大於40A時,需加風扇強冷 或水冷。

  4. 過流和負載短路可能造成SSR內部可控矽永久性失效,所以必須加裝熔斷器或空氣開關,小容量可選用保險絲。

  5. 過壓保護可採用並聯壓敏電阻,根據用戶要求也可內置壓敏電阻。

  固態繼電器是半導體器件的組合裝置。它具有無觸點,壽命長,可靠性高,使用安全,電磁幹擾小等優點。

  它分為直流固態(輸出用MOS管、IGBT等控制)和交流固態(輸出用可控矽控制)。

  固態繼電器的常見問題

  一、繼電器不斷開:

  (1) 負載電流大於SSR的額定切換電流,這樣會使繼電器永久短路,此時應使用額定電流較大的SSR。

  (2) 在繼電器所處的環境溫度下,對於所承受的電流來說如散熱不良,會損壞輸出半導體器件,此時應使用較大的或更有效的散熱片。

  (3) 線電壓瞬變引起SSR輸出部分穿通,此時應使用額定電壓較高的SSR或提供額外的瞬態保護電路。

  (4) 使用的線電壓高於SSR的額定電壓。

  二、切斷輸入後SSR才斷開:

  在SSR應該斷開的時候,測量輸入電壓,如果測得的電壓低於必須釋放電壓,表明斷電器的釋放電壓太低,應更換繼電器如果測得的電壓高於SSR的必須釋放電壓,則是SSR輸入端前面的線路有問題,必須改正。

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