固態(tài)繼電器的分類(lèi)與工作原理及選型

★★★★★【文章導(dǎo)讀】：固態(tài)繼電器的分類(lèi)與工作原理及選型具體內(nèi)容是：固態(tài)繼電器工作可靠，壽命長(zhǎng)，無(wú)噪聲，無(wú)火花，無(wú)電磁干擾，開(kāi)關(guān)速度快，抗干擾能力強(qiáng)，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(hào)達(dá)到直接驅(qū)動(dòng)大電流負(fù)載。…

來(lái)源：日期：2013-11-18 21:54:20 人氣：標(biāo)簽：

固態(tài)繼電器工作可靠，壽命長(zhǎng)，無(wú)噪聲，無(wú)火花，無(wú)電磁干擾，開(kāi)關(guān)速度快，抗干擾能力強(qiáng)，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(hào)達(dá)到直接驅(qū)動(dòng)大電流負(fù)載。主要不足是存在通態(tài)壓降（需相應(yīng)散熱措施），有斷態(tài)漏電流，交直流不能通用，觸點(diǎn)組數(shù)少，另外過(guò)電流、過(guò)電壓及電壓上升率、電流上升率等指標(biāo)差。

2. 固態(tài)繼電器可應(yīng)用于哪些場(chǎng)合？

固態(tài)繼電器目前已廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)外圍接口裝置，電爐加熱恒溫系統(tǒng)，數(shù)控機(jī)械，遙控系統(tǒng)、工業(yè)自動(dòng)化裝置；信號(hào)燈、閃爍器、照明舞臺(tái)燈光控制系統(tǒng)；儀器儀表、醫(yī)療器械、復(fù)印機(jī)、自動(dòng)洗衣機(jī)；自動(dòng)消防，保安系統(tǒng)，以及作為電網(wǎng)功率因素補(bǔ)償?shù)碾娏﹄娙莸那袚Q開(kāi)關(guān)等等，另外在化工、煤礦等需防爆、防潮、防腐蝕場(chǎng)合中都有大量使用。

3.固態(tài)繼電器可分為哪些類(lèi)型？

交流固態(tài)繼電器按開(kāi)關(guān)方式分有電壓過(guò)零導(dǎo)通型（簡(jiǎn)稱(chēng)過(guò)零型）和隨機(jī)導(dǎo)通型（簡(jiǎn)稱(chēng)隨機(jī)型）；按輸出開(kāi)關(guān)元件分有雙向可控硅輸出型（普通型）和單向可控硅反并聯(lián)型（增強(qiáng)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(guò)零型ssr與隨機(jī)型ssr在用途上有什么區(qū)別？

過(guò)零型ssr用作“開(kāi)關(guān)”切換（從“開(kāi)關(guān)”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(tài)繼電器多數(shù)都為過(guò)零型（過(guò)零型ssr只能“開(kāi)關(guān)”不能“調(diào)壓”）。

隨機(jī)型ssr主要用于“斬波調(diào)壓”（但隨機(jī)型ssr的控制信號(hào)必須為與電網(wǎng)同步且上升沿可在0°-180°范圍內(nèi)改變的方波信號(hào)時(shí)才能實(shí)現(xiàn)調(diào)壓，單一電壓信號(hào)或0-5v的模擬信號(hào)并不能使其調(diào)壓，從“調(diào)壓”功能的角度講隨機(jī)型ssr完全不同于普通的繼電器或接觸器）。有一點(diǎn)必須強(qiáng)調(diào)，各類(lèi)調(diào)壓模塊或固態(tài)繼電器內(nèi)部作為輸出觸點(diǎn)的器件均為可控硅，且都是依靠改變可控硅導(dǎo)通角來(lái)達(dá)到“調(diào)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(diào)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(wǎng)有一定“污染”（國(guó)內(nèi)外同類(lèi)產(chǎn)品均相同，這是由斬波調(diào)壓原理決定的）。

固態(tài)繼電器的分類(lèi)與工作原理

固態(tài)繼電器(solid state relays,縮寫(xiě)ssr)是一種無(wú)觸點(diǎn)電子開(kāi)關(guān)，由分立元器件、膜固定電阻網(wǎng)絡(luò)和芯片，采用混合工藝組裝來(lái)實(shí)現(xiàn)控制回路(輸入電路)與負(fù)載回路(輸出電路)的電隔離及信號(hào)耦合，由固態(tài)器件實(shí)現(xiàn)負(fù)載的通斷切換功能，內(nèi)部無(wú)任何可動(dòng)部件。盡管市場(chǎng)上的固態(tài)繼電器型號(hào)規(guī)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(qū)動(dòng)電路和輸出(負(fù)載)電路三部分組成。

固態(tài)繼電器的輸入電路是為輸入控制信號(hào)提供一個(gè)回路，使之成為固態(tài)繼電器的觸發(fā)信號(hào)源。固態(tài)繼電器的輸入電路多為直流輸入，個(gè)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(dá)到一定值時(shí)，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(dāng)寬的輸入電壓范圍。

固態(tài)繼電器的驅(qū)動(dòng)電路可以包括隔離耦合電路、功能電路和觸發(fā)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(guò)變壓器磁芯將高頻信號(hào)傳遞到變壓器次級(jí)。功能電路可包括檢波整流、過(guò)零、加速、保護(hù)、顯示等各種功能電路。觸發(fā)電路的作用是給輸出器件提供觸發(fā)信號(hào)。

固態(tài)繼電器的輸出電路是在觸發(fā)信號(hào)的控制下，實(shí)現(xiàn)固態(tài)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(tài)抑制作用的吸收回路組成，有時(shí)還包括反饋電路。目前，各種固態(tài)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(chǎng)效應(yīng)管(mosfet)、絕緣柵型雙極晶體管(igbt)等。

固態(tài)繼電器原理固態(tài)繼電器(solidstate relay, ssr)是一種由固態(tài)電子組件組成的新型無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)，利用電子組件（如開(kāi)關(guān)三極管、雙向可控硅等半導(dǎo)體組件）的開(kāi)關(guān)特性，達(dá)到無(wú)觸點(diǎn)、無(wú)火花、而能接通和斷開(kāi)電路的目的，因此又被稱(chēng)為“無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)”。相對(duì)于以往的“線圈—簧片觸點(diǎn)式”繼電器(electromechanical relay, emr)，ssr沒(méi)有任何可動(dòng)的機(jī)械零件，工作中也沒(méi)有任何機(jī)械動(dòng)作，具有超越emr的優(yōu)勢(shì)，如反應(yīng)快、可靠度高、壽命長(zhǎng)（ssr的開(kāi)關(guān)次數(shù)可達(dá)108"109次，比一般emr的106高出百倍）、無(wú)動(dòng)作噪聲、耐震、耐機(jī)械沖擊、具有良好的防潮防霉防腐特性。這些特點(diǎn)使ssr在軍事、化工、和各種工業(yè)民用電控設(shè)備中均有廣泛應(yīng)用。固態(tài)繼電器的控制信號(hào)所需的功率極低，因此可以用弱信號(hào)控制強(qiáng)電流。同時(shí)交流型的ssr采用過(guò)零觸發(fā)技術(shù)，使ssr可以安全地用在計(jì)算機(jī)輸出接口，不會(huì)像emr那樣產(chǎn)生一系列對(duì)計(jì)算機(jī)的干擾，甚至?xí)䦟?dǎo)致嚴(yán)重當(dāng)機(jī)。比較常用的是dip封裝的型式。控制電壓和負(fù)載電壓按使用場(chǎng)合可以分成交流和直流兩大類(lèi)，因此會(huì)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(fù)載的開(kāi)關(guān)，不能混用.

按負(fù)載電源的類(lèi)型不同可將ssr分為交流固態(tài)繼電器(ac—ssr)和直流固態(tài)繼電器(dc—ssr)。ac—ssr是以雙向晶閘管作為開(kāi)關(guān)器件，用來(lái)接通或斷開(kāi)交流負(fù)載電源的固態(tài)繼電器。ac—ssr的控制觸發(fā)方式不同，又可分為過(guò)零觸發(fā)型和隨機(jī)導(dǎo)通型兩種。過(guò)零觸發(fā)型ac—ssr是當(dāng)控制信號(hào)輸入后，在交流電源經(jīng)過(guò)零電壓附近時(shí)導(dǎo)通，故干擾很小。隨機(jī)導(dǎo)通型ac—ssr則是在交流電源的任一相位上導(dǎo)通或關(guān)斷，因此在導(dǎo)通瞬間可能產(chǎn)生較大的干擾。

工作原理

過(guò)零觸發(fā)型ac—ssr為四端器件，其內(nèi)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(kāi)，v1構(gòu)成反相器，r4、r5、v2和晶閘管v3組成過(guò)零檢測(cè)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(kāi)啟的雙向觸發(fā)脈沖，r3、r7為分流電阻，分別用來(lái)保護(hù)v3和v4，r8和c組成浪涌吸收網(wǎng)絡(luò)，以吸收電源中帶有的尖峰電壓或浪涌電流，防止對(duì)開(kāi)關(guān)電路產(chǎn)生沖擊或干擾。