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固态继电器(1)
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固态继电器(1)
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作者：www.kkgzx.com 文章来源：网络 点击数：914
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R.G.ENGMAN在20世纪70年代发明并首创了以半导体器件为基础，全封装式的固态继电器(Solid State Relays)。它利用电子元件(如开关三极管、双向可控硅等半导体器件)的开关特性，可无触点无火花地接通和断开电路，并且动作快，因此通常又称为“无触点开关”。
1 原理及类型
从整体上看，SSR只有2个输入端及2个输出端，是一种四端器件。工作时只要在控制端加上一定的控制信号，就可以控制电路的“通”和“断”，实现“开关”的功能。它利用耦合电路为控制信号提供一个输入/输出端之间的通道， 但又在电气上断开SSR中输入端和输出端之间的(电)联系， 以防止输出端对输入端的影响。耦合电路用的元件是光耦合器，它动作灵敏、响应速度快、输入/输出端间的绝缘(耐压)等级高。另外，由于输入端的负载是发光二极管，这使SSR的输入端很容易做到与输入信号电平相匹配，可直接与计算机输出接口相接， 即受“1”与“0”的逻辑电平控制。
SSR按使用场合可以分成交流型和直流型2大类， 虽然它们工作原理相同，但直流型没有过零控制电路，也没设置吸收电路，因此，它们不能混用。直流型SSR在使用时应注意几点：当负载为感性负载时，如直流电磁阀或电磁铁， 应在负载两端并联一只二极管，二极管的额定电流应等于工作电流，电压一般应大于工作电压的4倍；SSR工作时应尽量把它靠近负载，输出引线应满足负荷电流的需要；其工作电源经交流降压整流所得，因此，其滤波电解电容应足够大。
2 特点
SSR成功地实现了弱信号对强电的控制。
SSR由于是由全固态电子元件组成，它没有任何可动的机械部件，工作中也没有任何机械动作。它的“通”和“断”的实现，没有电接触点， 所以它有传统的“线圈-簧片触点式”继电器(MER)不具备的优点，即工作高可靠、长寿命(比一般MER的106高几百倍)；无动作噪声； 耐振耐机械冲击； 安装位置无限制；很容易用绝缘防水材料灌封做成全密封形式，而且具有良好的防潮防霉防腐性能；在防爆和防止臭氧污染方面的性能也极佳。由于光耦合器的应用，使控制信号所需的功率极低(约十余亳瓦就可正常工作)，而且控制信号所需的工作电平与TTL、HTL、CMOS等常用集成电路兼容，可以实现直接联接。此外，交流型SSR由于采用过零触发技术， 因而可以使SSR安全地用在计算机输出接口上。SSR还有能承受十倍左右额定电流的浪涌电流的特点。这些特点使SSR可在军事(如飞行器、火炮、舰船、车载武器系统)、化工、井下采煤和各种工业民用电控设备的广泛应用，具有超越MER的技术优势。
显然，SSR的性能与电磁式继电器相比有着很多的优越性，特别易于实现计算机的编程控制，因此使得控制的实现更加方便、灵活。但它也存在一些弱点，如：导通电阻、通态压降、断态漏电流等的存在， 使它易发热损坏；截止时存在漏电阻，不能使电路完全分开；易受温度和辐射的影响， 稳定性差；灵敏度高，易产生误动作；在需要联锁、互锁的控制电路中，保护电路的增设，使得成本上升、体积增大。因此，对于SSR具有的独特性能，必须正确的理解和谨慎使用方能发挥其独特的性能，确保SSR无故障的工作。
3 应用指南
(1)主要参数及选用
固态继电器在选用时要特别注意其使用场合及其标定参数的相适应，它的特性参数包括输入和输出参数。根据输入电压参数值大小，可确定工作电压大小：当采用TTL或CMOS等逻辑电平控制时，最好采用有足够带载能力的低电平驱动，并尽可能使“0”电平低于0.8 V；当在噪声很强的环境下工作，不能选用通、断电压值相差小的产品；如果受控负载是非稳态或非阻性的，必需考虑所选产品是否能承受工作状态或条件变化时(如静动转换、感应电势冷热转换、瞬态峰值电压等)所产生的最大合成电压，负载为感性时，所选额定输出电压必须大于2倍电源电压值，而且所选产品的阻断(击穿)电压应高于负载电源电压峰值的2倍；对于在电源电压为交流220V、一般的小功率非阻性负载时，建议选用额定电压为400-600V的SSR产品；但对于频繁启动的单相或三相电机负载，建议选用额定电压为660-800V的SSR产品。
交流SSR的浪涌电流为额定电流的5～10倍，直流SSR为额定电流的1.5～5倍。在选用时，如负载为稳态阻性，可全额或降额10％使用；对于电加热器、接触器等，初始接通瞬间出现的浪涌电流可达3倍的稳态电流，SSR降额20％～30％ 使用；对于白织灯类负载，SSR应按降额50％使用，并且还应加上适当的保护电路；对于变压器负载，所选产品的额定电流必须高于负载工作电流的2倍；对于负载为感应电机，所选SSR的额定电流值应为电机运转电流的2～4倍，SSR的浪涌电流值应为额定电流的10倍。
(2)基本单元电路
当负载为稳定的阻性时，为了防止输入电压超过额定值，在输入端需设置一个限流电阻；当负载为非稳定性负载或感性负载时，在输出回路中还应附加一个瞬态抑制电路， 目的是保护固态继电器。通常措施是在继电器输出端加装RC吸收回路，它可以有效的抑制加至继电器的瞬态电压和电压指数上升率dv/dt。另一个常用的措施是在继电器输出端接入具有特定钳位电压的电压控制器件，如双向稳压二极管或压敏电阻(MOV)。对于常规220V和380V的交流电源，推荐的压敏电阻标称电压值分别为440～470V和760～810V。
在交流感性负载上并联RC电路或电容，也可抑制加至SSR输出端的瞬态电压和电压指数上升率。对于RC吸收回路， 特别是并联在SSR输出端的RC吸收回路，如果和感性负载组合不当，容易导致振荡，在负载电源上电或继电器切换时， 加大继电器输出端的瞬变电压峰值，增大SSR误导通的可能性，所以，对具体应用电路应先进行试验，选用合适的RC参数，甚至有时不用RC吸收电路更有利。而对于容性负载引起的浪涌电流可用感性元件抑制，如在电路中引入磁干扰滤波器、扼流圈等，以限制快速上升的峰值电流。
通常SSR均设计为“常开”状态，即无控制信号输入时， 输出端开路，但在自动化控制设备中经常需要“常闭”式的SSR，这时可在输入端外接一组简单电路(如图1)。
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游客于2012-12-02 20:30:19发表评论说： TTHjdKkWrRl
Way to go on this essay, hpeled a ton.
游客于2010-07-28 12:24:26发表评论说： kdSMxQlP
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