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固態繼電器選型必看! 注意事項及工作原理全解析
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固態繼電器是繼電器的一種，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。因為它具有短路保護，過載保護和過熱保護功能，所以廣泛應用于計算機外圍接口設備、恒溫系統、調溫、電爐加溫控制，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。很多想購買固態繼電器的朋友都想知道固態繼電器怎么選型以及需要注意什么?下面，裝修界小編就跟大家一起分享一下吧!
一、固態繼電器的使用選型以及注意事項
1.在選用小電流規格印刷電路板使用的固態繼電器時，因引線端子為高導熱材料制成,焊接時應在溫度小于250℃、時間小于10S的條件下進行，如考慮周圍溫度的原因，必要時可考慮降額使用，一般將負載電流控制在額定值的1/2以內使用。
2.各種負載浪涌特性對固態繼電器SSR的選擇
被控負載在接通瞬間會產生很大的浪涌電流，由于熱量來不及散發，很可能使SSR內部可控硅損壞,所以用戶在選用繼電器時應對被控負載的浪涌特性進行分析,然后再選擇繼電器。使繼電器在保證穩態工作前提下能夠承受這個浪涌電流，選擇時可參考表2各種負載時的降額系數(常溫下)。
如所選用的繼電器需在工作較頻繁、壽命以及可靠性要求較高的場合工作時，則應在表2的基礎上再乘以0.6以確保工作可靠。
一般在選用時遵循上述原則，在低電壓要求信號失真小可選用采用場效應管作輸出器件的直流固態繼器;如對交流阻性負載和多數感性負載，可選用過零型繼電器，這樣可延長負載和繼電器壽命，也可減小自身的射頻干擾。如作為相位輸出控制時，應選用隨機型固態繼電器。
3.使用環境溫度的影響
固態繼電器的負載能力受環境溫度和自身溫升的影響較大，在安裝使用過程中,應保證其有良好的散熱條件，額定工作電流在10A以上的產品應配散熱器，100A以上的產品應配散熱器加風扇強冷。在安裝時應注意繼電器底部與散熱器的良好接觸，并考慮涂適量導熱硅脂以達到最佳散熱效果。
如繼電器長期工作在高溫狀態下(40℃~80℃)時，用戶可根據廠家提供的最大輸出電流與環境溫度曲線數據，考慮降額使用來保證正常工作。
4.過流、過壓保護措施在繼電器使用時，因過流和負載短路會造成SSR固態繼電器內部輸出可控硅永久損壞,可考慮在控制回路中增加快速熔斷器和空氣開關予以保護型(選擇繼電器應選擇產品輸出保護,內置壓敏電阻吸收回路和RC緩沖器,可吸收浪涌電壓和提高dv/dt耐量);也可在繼電器輸出端并接RC吸收回路和壓敏電阻(MOV)來實現輸出保護。選用原則是220V選用500V-600V壓敏電阻，380V時可選用800V-900V壓敏電阻。
5.繼電器輸入回路信號
在使用時因輸入電壓過高或輸入電流過大超出其規定的額定參數時,可考慮在輸入端串接分壓電阻或在輸入端口并接分流電阻,以使輸入信號不超過其額定參數值。
6在具體使用時,控制信號和負載電源要求穩定，波動不應大于10%，否則應采取穩壓措施。
7.在安裝使用時應遠離電磁干擾,射頻干擾源，以防繼電器誤動失控。
8.固態繼電器開路且負載端有電壓時,輸出端會有一定的漏電流，在使用或設計時應注意。
9.固態繼電器失效更換時,應盡量選用原型號或技術參數完全相同的產品，以便與原應用線路匹配，保證系統的可靠工作。
二、固態繼電器工作原理
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。
要指出的是所謂“過零”并非真的必須是電源電壓波形的零處，而一般是指在10～25V或-(10～25)V區域內進行觸發，如圖2所示。圖中交流電壓分三個區域，Ⅰ區為-10V～+10V范圍，稱為死區，在此區域中加入輸入信號時不能使SSR導通。Ⅱ區為10～25V和-(10～25)V范圍，稱為響應區，在此區域內只要加入輸入信號，SSR立即導通。Ⅲ區為幅值大于25V的范圍，稱為抑制區在此區域內加入輸入信號，SSR的導通被抑制。
當輸入端未加電壓信號時，光耦合器的光敏晶體管因未接收光而截止，V1飽和，V3和V4因無觸發電壓而截止，此時SSR關閉。當加入輸入信號時，光耦合器中的發光二極管發光，光敏晶體管飽和，使V1截止。此時若V3兩端電壓在-(10～25)V或10～25V范圍內時，只要適當選擇分壓電阻R4和R5，就可使V2截止，這樣使V3觸發導通，從而使V4的控制極上得到從R6→UR→V3→UR→R7或反方向的觸發脈沖，而使V4導通，使負載接通交流電源。而若交流電壓波形在圖2中的Ⅲ區內時，則因V2飽和而抑制V3和V4的導通，而使SSR被抑制，從而實現了過零觸發控制。由于10～25V幅值與電源電壓幅值相比可近似看作“零”。因此，一般就將過零電壓粗略地定義為0～±25V，即認為在此區域內，只要加入輸入信號，過零觸發型AC—SSR都能導通。
當輸入端電壓信號撤除后，光耦合器中的光敏晶體管截止，V1飽和，V3截止，但此時V4仍保持導通，直到負載電流隨電源電壓減小到小于雙向晶閘管的維持電流時，SSR才轉為截止。
SSR的輸出端器件可分為雙向晶閘管和兩只單向晶閘管反并聯形式。若負載為電動機一類的感性負載，則其靜態電壓上升率dv/dt是一個重要參數。由于單向晶閘管靜態電壓上升率(200V/μs)大大高于雙向晶閘管的換向指標(10V/μs)，因此若采用兩只大功率單向晶閘管反并聯代替雙向晶閘管，一方面可提高輸出功率;另一方面也可提高耐浪涌電流的沖擊能力，這種SSR稱為增強型SSR。
三、固態繼電器的優缺點分析
1，固體繼電器的優點
(1)高壽命,高可靠
固體繼電器SSR沒有機械運動零部件,由固體器件完成觸電功能,由于沒有運動的零部件,因此能在高沖擊震動的環境工作,由于組成固態繼電器的元器件的固有特性,決定了固體繼電器的壽命長、可靠性高。
(2)靈敏度高、控制功率小、電磁兼容性好
固體繼電器的輸入電壓范圍較寬，驅動功率低，可與大多數邏輯集成電路兼容不需要加緩沖器或驅動器。
(3)快速轉換
固體繼電器因為采用固體器件，所以切換速度可以從幾毫米至幾微米。
(4)電磁干擾小
固體繼電器沒有輸入線圈，沒有觸點燃弧和回跳，因此減少了電磁干擾。大多數交流輸出固體繼電器輸出是一個零電壓開關，在零電壓處導通，零電流處關斷，減少了射頻干擾。
2，固體繼電器的缺點
(1)導通后的管壓降大，可控哇或雙向控哇的正向降壓，可達1~2V，大功率晶體管的飽和壓降也在1~2之間，一般功率場效應管的導通電阻也較機械觸點的接觸電阻大。
(2)半導體器件關斷后仍可有數微安至數毫安的漏電流，因此不能實現理想的電隔離。
(3)由于管壓降大，導通后的功耗和發熱量也大，大功率固體繼電器的體積遠遠大于同容量的電磁繼電器，其輸出功率與環境和外殼溫度有關。
(4)電子元、器件的溫度特性和電子路線的抗干擾能力較差，耐輻射能力也較差，如不采取有效措施，則工作可靠性低。
(5)通常固體繼電器設計成單刀單擲形式，這樣比較容易實現，多組和多組轉換結構需要用幾個相互連接和適當連鎖的固體繼電器，這些固體繼電器基本上是積木式堆疊在一起，形成一個占地較大空間的復雜裝置。大功率固體繼電器，由于需用散熱片，就進一步增加了所有空間和成本。
(6)通常用于功率控制的固體繼電器是針對負載或設計成交流輸出或設計成直流輸出，而不設計成既和用于交流負載，又可用于支流負載。
看了以上對固態繼電器的選型以及工作原理的詳細介紹，相信大家也都對固態繼電器有了一個詳細的認識。固態繼電器的選型主要需要結合它的具體用途，上面也已經介紹的很清楚的裝修界小編也就不贅述了，想要了解更多相關信息的朋友，就請繼續關注裝修界學裝修吧!
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