低壓電器基礎(chǔ)-固態(tài)繼電器(電氣控制課件)

固態(tài)繼電器是由固態(tài)電子元件組成的新型無觸點開關(guān)器件，它利用電子元件(如開關(guān)三極管、雙向可控硅等半導(dǎo)體器件)的開關(guān)特性，可達(dá)到無觸點無火花地接通和斷開電路的目的，因此又被稱為“無觸點開關(guān)”。固態(tài)繼電器，英文簡寫成“SSR”。固態(tài)繼電器有交流和直流兩大類型。主體控制信號輸出通斷為A、B端輸入的控制信號提供一個輸入/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，以防止輸出端對輸入端的影響，耦合電路用的元件是“光耦合器”，它動作靈敏、響應(yīng)速度高、輸入/輸出端間的絕緣(耐壓)等級高；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電平相匹配，在使用可直接與計算機(jī)輸出接口相接，即受“1”與“0”的邏輯電平控制。產(chǎn)生合乎要求的觸發(fā)信號，驅(qū)動開關(guān)電路④工作

當(dāng)加入控制信號，交流電壓過零時，SSR即為通態(tài)；而當(dāng)斷開控制信號后，SSR要等待交流電的正半周與負(fù)半周的交界點(零電位)時，SSR才為斷態(tài)。這種設(shè)計能防止高次諧波的干擾和對電網(wǎng)的污染防止從電源中傳來的尖峰、浪涌(電壓)對開關(guān)器件雙向可控硅管的沖擊和干擾(甚至誤動作)而設(shè)計的，一般是用“R-C”串聯(lián)吸收電路或非線性電阻(壓敏電阻器)

1、固態(tài)繼電器原理與結(jié)構(gòu)

當(dāng)IC1導(dǎo)通時，SCR的工作狀態(tài)由V1來確定。如電源電壓經(jīng)R2與R3分壓，VA>VBE1時，V1飽和導(dǎo)通，SCR、BTA關(guān)斷；如VA<VBE1，V1截止，SCR通過R4獲得觸發(fā)信號而導(dǎo)通，從而使BTA在R6上獲得觸發(fā)信號導(dǎo)通，對負(fù)載電源進(jìn)行控制。如此時控制端信號關(guān)斷后，負(fù)載電流隨之減小，減少至BTA雙向可控硅的維持電流IH時BTA可自行關(guān)斷，切斷負(fù)載電源。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，在輸入電路控制端加入信號后，IC1光電耦合器內(nèi)光敏三極管呈導(dǎo)通狀態(tài)，R1串接電阻對輸入信號進(jìn)行限流，以保證光耦合器不致?lián)p壞。發(fā)光二極管LED指示輸入端控制信號，二級管VD1可防止輸入信號正負(fù)極性接反時對光耦I(lǐng)C1造成的損壞。V1在線路中起到交流電壓檢測作用，使固態(tài)繼電器在電壓過零時開啟、負(fù)載電流過零時關(guān)斷。當(dāng)IC1光敏三極管截止時（控制端無信號輸入時），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)。無過零控制電路，也不必設(shè)置吸收電路，開關(guān)器件一般用大功率開關(guān)三極管，其它工作原理與交流固態(tài)繼電器相同。

直流型固態(tài)繼電器原理圖

①大感性負(fù)載時，如直流電磁閥或電磁鐵，應(yīng)在負(fù)載兩端并聯(lián)一只二極管，二極管的電流應(yīng)等于工作電流，電壓應(yīng)大于工作電壓的4倍。②SSR工作時應(yīng)盡量靠近負(fù)載，其輸出引線應(yīng)滿足負(fù)荷電流的需要。③使用電源屬經(jīng)交流降壓整流所得的，其濾波電解電容應(yīng)足夠大。直流型固態(tài)繼電器使用注意事項：1.SSR成功地實現(xiàn)了弱信號(Vsr)對強(qiáng)電(輸出端負(fù)載電壓)的控制。2.Vsr（輸入信號）所需的工作電平與TTL、HTL、CMOS等常用集成電路兼容，可以實現(xiàn)直接聯(lián)接。3.交流型SSR采用過零觸發(fā)技術(shù)，可以安全地用在計算機(jī)輸出接口上。4.SSR還有能承受在數(shù)值上可達(dá)額定電流十倍左右的浪涌電流的特點。2、固態(tài)繼電器的特點SSR是全固態(tài)電子元件組成，SSR由電路的工作狀態(tài)變換實現(xiàn)“通”和“斷”的開關(guān)功能，沒有電接觸點，所以它有一系列MER不具備的優(yōu)點:工作可靠性高、壽命長；無動作噪聲；耐振耐機(jī)械沖擊；安裝位置無限制；很容易用絕緣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極佳。導(dǎo)通電阻(幾歐~幾十歐)、通態(tài)壓降(小于2V)、斷態(tài)漏電流(5~10mA)等的存在，易發(fā)熱損壞；截止時存在漏電阻，不能使電路完全分開；易受溫度和輻射的影響，穩(wěn)定性差；靈敏度高，易產(chǎn)生誤動作；在需要聯(lián)鎖、互鎖的控制電路中，保護(hù)電路的增設(shè)，使得成本上升、體積增大。缺點：多功能控制電路1SSR1/SSR2/SSR3輸出斷開輸入為0輸入為1SSR1/SSR2/SSR3輸出接通SSR單相交流固態(tài)繼電器3、固態(tài)繼電器典型應(yīng)用電路單刀雙擲控制電路SSR1斷開SSR2接通輸入為0輸入為1SSR1