固態(tài)繼電器原理及接線方法

1、工作原理過零觸發(fā)型AbSSR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。R防限流電阻，光耦合器將輸入與輸出電路在電氣上隔離開，V1構(gòu)成反相器，R4 R5V2晶閘管V3組成過零 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 開啟的雙向觸發(fā)脈沖，R& R7為分流電阻，分別用來保護(hù) V圳V4, R咧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)開關(guān)電路產(chǎn)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1025V或-(1025)V區(qū)域內(nèi)進(jìn)行觸發(fā)，如圖 2所示。圖中交流電壓分三個(gè)區(qū)域，I區(qū)為 -10V

2、+10V 范圍，稱為死區(qū)，在此區(qū)域中加入輸入信號(hào)時(shí)不能使 SSR導(dǎo)通。口區(qū)為1025V和-(1025)V 范圍，稱為響應(yīng)區(qū)，在此區(qū)域內(nèi)只要加入輸入信號(hào)，SSR立即導(dǎo)通。山區(qū)為幅值大于 25V的范圍，稱為抑制區(qū)在此區(qū)域內(nèi)加入輸入信號(hào)，SSR的導(dǎo)通被抑制。當(dāng)輸入端未加電壓信號(hào)時(shí)，光耦合器的光敏晶體管因未接收光而截止，V1飽和，V3V4因無觸發(fā)電壓而截止， 此時(shí)SSR關(guān)閉。當(dāng)加入輸入信號(hào)時(shí)，光耦合器中的發(fā)光二極管發(fā)光， 光敏晶體管飽和，使 V1截止。此時(shí)若 V3兩端電壓在-(1025)V或1025V范圍內(nèi)時(shí)，只要 適當(dāng)選擇分壓電阻 R斯日R5,就可使V貓止，這樣使 V3觸發(fā)導(dǎo)通，從而使 V 4的控制

3、極上得 到從RAU牛V 3U牛R誠(chéng)反方向的觸發(fā)脈沖，而使V4導(dǎo)通，使負(fù)載接通交流電源。而若交流電壓波形在圖2中的山區(qū)內(nèi)時(shí)，則因 V2飽和而抑制V僑日V4的導(dǎo)通，而使SSR被抑制， 從而實(shí)現(xiàn)了過零觸發(fā)控制。 由于1025V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土 25V,即認(rèn)為在此區(qū)域內(nèi)，只要加入輸入信號(hào)， 過零觸發(fā)型Ab SSRtE能導(dǎo)通。當(dāng)輸入端電壓信號(hào)撤除后，光耦合器中的光敏晶體管截止，V1飽和，V3S止，但此時(shí)V4仍保持導(dǎo)通，直到負(fù)載電流隨電源電壓減小到小于雙向晶閘管的維持電流時(shí)，SSR才轉(zhuǎn)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

4、管反并聯(lián)形式。若負(fù)載為電動(dòng)機(jī)一類的感性負(fù)載，則其靜態(tài)電壓上升率 dv/dt是一個(gè)重要參數(shù)。由于單向晶閘管靜態(tài)電壓上升率（200V/ p s）大大高于雙向晶閘管的換向指標(biāo)（10V/ s）,因此若采用兩只大功率單向晶閘管反并聯(lián)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SSRS為增強(qiáng)型SSRSSR固態(tài)繼電器以觸發(fā)形式，可分為零壓型（Z）和調(diào)相型（P）兩種。在輸入端施加合適的控 制信號(hào)VIN時(shí),P型SSR立即導(dǎo)通。當(dāng)VIN撤銷后，負(fù)載電流低于雙向可控硅維持電流時(shí)（交流換向）,SSR關(guān)斷。Z型SSR內(nèi)部包括過零檢測(cè)電路，在施加輸入信號(hào) VIN時(shí)，只有當(dāng)負(fù)載電源電壓達(dá)

5、到過零區(qū) 時(shí),SSR才能導(dǎo)通，并有可能造成電源半個(gè)周期的最大延時(shí)。Z型SSR關(guān)斷條件同P型,但由于負(fù)載工作電流近似正弦波，高次諧波干擾小，所以應(yīng)用廣泛。先鋒公司電子廠SSR由于采用輸出器件不同，有普通型（S，采用雙向可控硅元件）和增強(qiáng)型（HS, 采用單向可控硅元件）之分。當(dāng)加有感性負(fù)載時(shí)，在輸入信號(hào)截止t1之前，雙向可控硅導(dǎo)通，電 流滯后電源電壓 900（純感時(shí)）。t1時(shí)刻，輸入控制信號(hào)撤銷，雙向可控硅在小于維持電流時(shí)關(guān) 斷（t2）,可控硅將承受電壓上升率dv/dt很高的反向電壓。這個(gè)電壓將通過雙向可控硅內(nèi)部的結(jié)電容，正反饋到柵極。如果超過雙向可控硅換向 dv/dt指標(biāo)（典型值10V/ s,將

6、引起換向恢復(fù) 時(shí)間長(zhǎng)甚至失敗。單向可控硅（增強(qiáng)型SSR）由于處在單極性工作狀態(tài)，此時(shí)只受靜態(tài)電壓上升率所限制（典型值 200V/ s）,因此增強(qiáng)型固態(tài)繼電器 HS系列比普通型 SSR的換向dv/dt指標(biāo)提高了 5 20倍。 由于采用兩只大功率單向可控硅反并聯(lián)，改變了電流分配和導(dǎo)熱條件，提高了 SSR輸出功率。增強(qiáng)型SSR在大功率應(yīng)用場(chǎng)合，無論是感性負(fù)載還是阻性負(fù)載，耐電壓、耐電流沖擊及產(chǎn)品的 可靠性，均超過普通固態(tài)繼電器，并達(dá)到了進(jìn)口產(chǎn)品的基本指標(biāo)，是替代普通固態(tài)繼電器的更 新產(chǎn)品。光電幅合缺凝偏號(hào)產(chǎn)生電站出放大過半簽制融水伶號(hào)產(chǎn)生固態(tài)繼電器由三部分組成：輸入電路、隔離（耦合）和輸出電路組成，

7、在輸入電路控制端加入信號(hào)后，IC1光電耦合器內(nèi)光敏三極管呈導(dǎo)通狀態(tài)， R1串接電阻對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行限流，以 保證光耦合器不致?lián)p壞。LED發(fā)光二極管指示輸入端控制信號(hào)， VD1可防止當(dāng)輸入信號(hào)正負(fù) 極性接反時(shí)以保護(hù)光耦 IC1。圖1陰仇UZK,瀕V1在線路中起到交流電壓檢測(cè)作用，使固態(tài)繼電器在電壓過零時(shí)開啟、負(fù)載電流過零時(shí)關(guān) 斷。當(dāng)IC1光敏三極管截止時(shí)（控制端無信號(hào)輸入時(shí)），V1通過R2獲得基極電流使之飽和導(dǎo) 通從而使SCR可控硅門極觸發(fā)電壓 UGT被箝在低電位而處于關(guān)斷狀態(tài)，最終導(dǎo)致BTA雙向可控硅在門極控制端 R6上無觸發(fā)脈沖而處于關(guān)斷狀態(tài)。當(dāng)IC1光敏三極管導(dǎo)通時(shí)（控制端有信號(hào)輸入時(shí)），SCR可控硅的工作狀態(tài)由交流電壓零點(diǎn) 檢測(cè)三極管V1來確定其工作狀態(tài) 。如電源電壓經(jīng) R2與R3分壓，A處電壓大于過零電壓時(shí) （VA > VBE1） , V1處飽和導(dǎo)通狀態(tài)，SCR、BTA可控硅都處于關(guān)斷狀態(tài)；如電源電壓經(jīng)R2與R3分壓，A處電壓小于過零電壓時(shí)（ VA > VBE1 ） V1處截止?fàn)顟B(tài)，SCR可控硅通過 R4 獲得觸發(fā)信號(hào)而導(dǎo)通，從而使BTA在R6上也獲得觸發(fā)信號(hào)也呈導(dǎo)通狀態(tài)，對(duì)負(fù)載電源進(jìn)行 關(guān)斷控制。如此時(shí)控制端信號(hào)關(guān)斷后，負(fù)載電流也隨之減小至 BTA雙向可控硅的維持電流 IH 時(shí)可自行關(guān)斷，切斷負(fù)載電源。交流過零型固