交流固態(tài)繼電器原理、方案選擇

交流固態(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，按輸入電壓的不同類別，輸入電路可分為直流輸入電路，交流輸入電路和交直流輸入電路三種。有些輸入控制電路還具有與TL/CMOS兼容，正負(fù)邏輯控制和反相等功能。固態(tài)繼電器的輸入與輸出電路的隔離和耦合方式有光電耦合和變壓器耦合兩種。導(dǎo)通類型有過零導(dǎo)通和過零關(guān)斷兩種，本文文介紹的是電壓過零導(dǎo)通型（簡(jiǎn)稱過零型）。下圖是交流固態(tài)繼電器的工作原理框圖。

圖中的部件①-④構(gòu)成交流SSR的主體，從整體上看，SSR只有兩個(gè)輸入端（A和B）及兩個(gè)輸出端（C和D），是一種四端器件。工作時(shí)只要在A、B上加上一定的控制信號(hào)，就可以控制C、D兩端之間的“通”和“斷”，實(shí)現(xiàn)“開關(guān)”的功能，其中耦合電路的功能是為A、B端輸入的控制信號(hào)提供-個(gè)輸入/輸出端之間的通道，但又在電氣上斷開SSR中輸入端和輸出端之間的（電）聯(lián)系，以防止輸出端對(duì)輸入端的影響，耦合電路用的元件是“光耦合器”，它動(dòng)作靈敏、響應(yīng)速度高、輸入/輸出端間的絕緣（耐壓）等級(jí)高;由于輸入端的負(fù)載是發(fā)光二極管，這使SSR的輸入端很容易做到與輸入信號(hào)電平相匹配，在使用可直接與計(jì)算機(jī)輸出接口相接，即受“1”與“0”的邏輯電平控制。觸發(fā)電路的功能是產(chǎn)生合乎要求的觸發(fā)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)開關(guān)電路④工作，但由于開關(guān)電路在不加特殊控制電路時(shí)，將產(chǎn)生射頻干擾并以高次諧波或尖峰等污染電網(wǎng)，為此特設(shè)“過零控制電路”。其作用是指當(dāng)加入控制信號(hào)，交流電壓過零時(shí)，SSR即為通態(tài);而當(dāng)斷開控制信號(hào)后，SSR要等待交流電的正半周與負(fù)半周的交界點(diǎn)（零電位）時(shí)，SSR才為斷態(tài)。這種設(shè)計(jì)能防止高次諧波的干擾和對(duì)電網(wǎng)的污染。吸收電路是為防止從電源中傳來的尖峰、浪涌（電壓）對(duì)開關(guān)器件雙向可控硅管的沖擊和干擾（甚至誤動(dòng)作）而設(shè)計(jì)的，一般是用“R-C”串聯(lián)吸收電路或非線性電阻（壓敏電阻器）。

交流固態(tài)繼電器的保護(hù)措施

1、固態(tài)繼電器電壓等級(jí)的選取及過壓保護(hù)

當(dāng)加在固態(tài)繼電器交流兩端的電壓峰值超過交流固態(tài)繼電器所能承受的最高電壓峰值時(shí)，固態(tài)繼電器內(nèi)的元件便會(huì)被電壓擊穿而造成交流固態(tài)繼電器損壞，選取合適的電壓等級(jí)和并聯(lián)壓敏電阻可以較好地保護(hù)交流固態(tài)繼電器。

a、交流負(fù)載為220v的阻性負(fù)載時(shí)可選取220v電壓等級(jí)的交流固態(tài)繼電器。

b、交流負(fù)載為220v的感性負(fù)載或交流負(fù)載為380v的阻性負(fù)載時(shí)可選取380v電壓等級(jí)的交流固態(tài)繼電器。

c、交流負(fù)載為380v的感性負(fù)載時(shí)可選取480v電壓等級(jí)的交流固態(tài)繼電器（480v等級(jí)的交流固態(tài)繼電器還具有更高的靜態(tài)dv/dt指標(biāo)）；其他要求特殊、可靠性要求高的場(chǎng)合如電力補(bǔ)償電容器切換、電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)等均須選取480v電壓等級(jí)的交流固態(tài)繼電器。

d、交流負(fù)載的電壓小于100vac以下場(chǎng)合時(shí)，選擇固態(tài)繼電器最好向我公司咨詢定制。交流固態(tài)繼電器過壓的保護(hù)：除交流固態(tài)繼電器內(nèi)部本身有rc吸收回路保護(hù)外，還可以采取并聯(lián)金屬氧化物壓敏電阻（mov），mov面積大小決定吸收功率，mov的厚度決定保護(hù)電壓值。一般220v系列交流固態(tài)繼電器可選取500v-600v的壓敏電阻，380v系列交流固態(tài)繼電器可選取800v-900v的壓敏電阻，480v系列交流固態(tài)繼電器可選取1000v-1100v的壓敏電阻。

2、固態(tài)繼電器電流等級(jí)的選取及過流保護(hù)

過流（最嚴(yán)重的情況為負(fù)載短路）是造成交流固態(tài)繼電器內(nèi)部輸出可控硅永久性損壞的最主要原因。快速熔斷器和空氣開關(guān)是過流保護(hù)方法之一，小容量交流固態(tài)繼電器也可選用保險(xiǎn)絲；許多負(fù)載在接通瞬間會(huì)產(chǎn)生很大的浪涌電流，由于散熱不及，浪涌電流與過流一樣也是造成交流固態(tài)繼電器內(nèi)部輸出可控硅損壞的最主要原因之一。因此選取固態(tài)繼電器時(shí)，保證一定的電流余量是極其重要的。

a、阻性負(fù)載時(shí)，選取交流固態(tài)繼電器的電流等級(jí)宜大于等于2倍的負(fù)載額定電流。

b、負(fù)載為交流電動(dòng)機(jī)時(shí)，選取交流固態(tài)繼電器的電流等級(jí)須大于等于6-7倍的電動(dòng)機(jī)額定電流。

c、交流電磁鐵、中間繼電器線保、電感線圈等負(fù)載時(shí)，選取交流固態(tài)繼電器的電流等級(jí)宜大于等于4倍的負(fù)載額定電流，變壓器時(shí)要求大于等于5倍變壓器初級(jí)額定電流，特種感性、容性負(fù)載則應(yīng)根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)還須放大交流固態(tài)繼電器的電流余量。

d、電力補(bǔ)償電容器類負(fù)載時(shí)，選取交流固態(tài)繼電器的電流等級(jí)須大于5倍的負(fù)載額定電流。

3、交流固態(tài)繼電器的發(fā)熱與散熱

單相交流固態(tài)繼電器在導(dǎo)通時(shí)的最大發(fā)熱量按實(shí)際工作電流×1.5w/a來計(jì)算，在散熱設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮到環(huán)境溫度，通風(fēng)條件（自然冷卻、風(fēng)扇冷卻）及交流固態(tài)繼電器安裝密度等因素。固態(tài)繼電器與散熱器安裝面間須涂一薄層導(dǎo)熱硅脂。

交流固態(tài)繼電器產(chǎn)生于70年代，其封裝形式也與傳統(tǒng)電磁繼電器基本相同，由于它的無觸點(diǎn)工作特性，使其在許多領(lǐng)域的電控及計(jì)算機(jī)控制方面得到日益廣范的應(yīng)用。