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    公司新聞

    數字顯示控制儀使用的固態繼電器參數
    閱讀次數:404  發布時間:2022/12/13 8:44:34
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     數字顯示控制儀使用的固態繼電器參數
    沒有觸點的固態繼電器

     

    固態繼電器(solid state relay)簡稱ssr,是一種由集成電路和分立元器件組合而成的----

    “一體化”無觸點電子開關器件,它采用電子線路實現繼電器的功能,依靠光電耦合器(或其他耦合方式)實現控制系統(輸入回路)與被控制系統(輸出回路)之間的電氣隔離。由于在開關過程中無機械接觸部件,因此具有控制功率小、可靠性高、壽命長、無噪聲、無火花、無電磁干擾、開關速度快和工作頻率高等突出優點固態繼電器自1974年問世以來,已在許多自動化控制裝置中取代了電磁繼電器,并且廣泛用于電磁繼電器無法應用的領域。

     

    結構及原理

    常用固態繼電器幾乎都是模塊化的四端有源器件,其中兩端為輸入控制端,另外兩端為輸出受控端,其基本構成如圖所示。器件中多采用光電耦合器實現輸入與輸出之間的電氣隔離。輸出受控端利用開關三極管、雙向晶閘管等半導體器件的開關特性,實現無觸點、無火花地接通和斷開外接控制電路的目的。整個器件無可動部件及觸點,可實現相當于常用電磁繼電器一樣的功能。

    圖常用固態繼電器構成圖

    普通固態繼電器的內部等效電路如圖所示。當給固態繼電器的輸入端in接上合適的控制信號時,其輸出端out就會從關斷狀態變為導通狀態;控制信號撤消后,輸出端out 恢復關斷狀態。從而實現了對輸出端所接負載(注意負載應串入輸出端回路)電源的無觸點“開”或“關”自動控制。

    固態繼電器按輸出端極性的不同,可分為直流式和交流式兩大類。直流固態繼電器(dc-ssr)的電路原理參見圖(a),其控制電壓由輸入端in輸入,通過光電耦合器將控制信號耦合至接收電路,經放大處理后驅動開關三極管vt導通。顯然,直流固態繼電器的輸出端out在接入被控電路回路中時,是有正、負極之分的。交流固態繼電器(ac-ssr)的電路原理參見圖(b),與直流固態繼電器不同的是,其開關元件采用了雙向晶閘管vs 或其他交流開關,因此它的輸出端out無正、負極之分,可以控制交流回路的通斷。

     

    圖 固態繼電器等效電路

    由于固態繼電器的輸入端和輸出端之間采用了成熟可靠的光電隔離等技術,這使得所接控制弱電和被控強電在電氣上完全隔離,因此從各種弱電設備輸出的信號可以直接加在固態繼電器的輸入控制端上,無需另外的保護電路等。固態繼電器和傳統的電磁繼電器相比較,具有的優點是∶工作可靠、壽命長、無噪聲、無火花、無電磁干擾、開關速度快、抗干擾能力強、體積小、耐沖擊、耐振動、防爆、防潮、防腐蝕,能與ttl、dtl、htl等邏輯電路兼容,可以通過微小的控制信號實現直接驅動大電流負載的目的。正因為如此,固態繼電器在很多領域正逐漸取代電磁繼電器。

    但固態繼電器也存在一些缺點,主要是輸出端在導通時存在一定的電壓降,即本身有功耗,需采取相應的散熱措施在斷開時存在一定的漏電流。另外,固態繼電器的控制狀態比較單一、過載能力差,并且直流繼電器和交流繼電器不能通用。

    外形和種類

    固態繼電器按封裝材料不同,可分為如圖(a)所示的塑料殼封裝型(帶散熱板或不帶散熱板)、金屬殼封裝型(多用環氧樹脂灌封)兩大類;按外形結構不同,可分為如圖(b)所示的雙列直插式、針孔焊接式、插接式、裝置式等。雙列直插式和針孔焊接式的輸出端工作電流一般在5a以下,可直接在印制電路板上安裝焊接,且不需散熱板,其封裝形式多為全塑料封裝或金屬殼封裝;插接式需配有專用插接件,使用時只要插入配套的插件即可;裝置式適合在配電板上安裝,其容量在10a以上,一般要求配有大面積的敞熱板。

    圖固態繼電器等效電路

    如果按照輸出端所控負載功率的大小分類,可分為如圖(c)所示的小功率固態繼電

    器、中功率固態繼電器和大功率固態繼電器。按照輸出端所控負載的極性不同,可分為如圖(d)所示的直流固態繼電器和交流固態繼電器兩大類,其中交流固態繼電器應用比較普遍。交流固態繼電器按開關方式不同,可分為過零型(z型)和隨機型(p型),按輸出開關元件不同,可分為普通型(雙向晶間管輸出型)和增強型(單向晶閘管反并聯型)。

    另外,按照固態繼電器內部所采用元器件的不同,可分為分立元器件組裝型、厚膜電路組裝型、單片集成電路組裝型等。按照所采用電氣隔離元器件的不同,可分為光電隔離型(包括光電耦合器、光控晶體管和光控晶閘管等)、干簧繼電器隔離型、變壓器隔離型等。

    基本參數

    固態繼電器的主要產品技術參數分輸入參數、輸出參數、其他參數3大類,現將主要參數介紹如下。

    ①輸入電壓范圍/輸入電流。輸入電壓范圍是指在環境溫度25℃以下,能夠使固態繼電器正常工作所必須(指最小值)或允許(指最大值)輸入的電壓范圍值。而輸入電流則是指在某一特定輸入電壓下,所對應的輸入電流值。

    ②可接通電壓/可關斷電壓?山油妷菏侵冈

    輸入端所加的電壓達到或大于該電壓值時,能夠確保輸出端導通;可關斷電壓是指在輸入端所加的電

    壓達到或低于該電壓值時,能夠確保輸出端關斷。

    ③額定輸出電壓/額定工作電流。額定輸出電壓是指輸出端所能夠承受的最高負載工作電壓。額定工作電流則是指在環境溫度25℃時,輸出端所

    能夠通過的最大穩態工作電流。

    ④輸出電壓降/輸出漏電流。輸出電壓降是指固態繼電器處于導通狀態時,在額定工作電流下所測得的輸出端電壓值。輸出漏電流是指固態繼電器處于關斷狀態時,在輸出端施加額定輸出電壓的條件下所測得的流經負載的電流值。顯然,衡量一個固態繼電器的優劣,它的輸出電壓降和輸出漏電流均應越小越好。

    ⑤浪涌電流。這是指固態繼電器處于導通狀態

    時,輸出端所能承受、且不致造成器件永久性損壞的非重復最大浪涌(或過載)電流。交流

    固態繼電器的浪漫電流為額定工作電流的5~10倍(1個周期),直流產品為額定工作電流的1.5~5倍(1s)。

    ⑥功耗。這是指固態繼電器在激勵和去激勵兩種狀態下,本身所耗散的最大功率值。⑦接通時間/關斷時間。接通時間是指常開型固態繼電器從施加輸入電壓開始,到輸出端開始導通目輸出電壓達到其電壓最終變化的90%時,所需要的時間長短。關斷時間是指常開型固態繼電器從切除輸入電壓開始,到輸出端開始關斷且輸出電壓達到其電壓最終變化的90%時,所需要的時間間隔。顯然,接通時間和關斷時間越短,說明固態繼電器的開關性能越好。

    ⑧過零電壓。針對交流過零型固體繼電器而言,它是指輸入端加上額定電壓,能使繼電器輸出端導通的最大起始電壓。

    ⑨絕緣電阻/絕緣強度。絕緣電阻是指周態繼電器輸入端與輸出端、輸入端與外殼(包括散熱底板)、輸出端與外殼之間,在施加上一定直流電壓(如550v)時,所測量得到的電阻值。絕緣強度也叫介質耐壓,它是指輸入與輸出端、輸出端與外殼、輸入端與外殼之間所能夠承受的最大電壓值。

    ⑩工作溫度/最高結溫。工作溫度是指固態繼電器按規范安裝或不安裝散熱板時,所允許的正常工作環境溫度范圍。最高結溫則是指輸出開關元件所允許的最高結溫。

     

    圖 固態繼電器的分類

    型號命名

    國產固態繼電器最常用的型號命名(部頒標準)一般由6部分組成,其格式和含義如圖29-4所示。第1部分用字母"jg"表示固態繼電器;第2部分用字母表示產品的體積大小,其中“w”代表“微型”,“c”代表“超小型”,“×”代表“小型”;第3部分用數字表示產品序號;第4部分用字母表示產品分類,其中"f"代表封閉式交流輸出,"fa"代表封閉式直流輸出,"m"代表金屬全密封;第5部分用數字和字母表示規格參數——頭一組數字表示最大輸入電壓(單位“v”jg ——規格參數(數字+字母)“0”代表過零型,“1”代表——產品分類(字母)———產品序號(數字)“隨機(調相)型”,直流輸出————體積大。ㄗ帜福┑漠a品無此數字。例如:某固態———固態繼電器主稱繼電器的型號為jgx-iof/014-40a220v-0,它表示該產品是小型塑封式過零型交流輸出固體繼電器,最大直流輸入電壓為14v,額定工作電流為40a,額定輸出電壓為220v。有時在電路圖等資料中型號的后3部分被省略,僅標出前3部分。

    圖 固態繼電器的命名規則

    目前,國內外固態繼電器的型號命名方法五花八門,即使是國內各廠家的產品,往往在型號命名及規格標志上也存在很大差異。例如:北京靈通電子有限公司生產的“靈通”系列固態繼電器,其第1部分用字母“s”表示普通交流固態繼電器(大功率產品不標字母),“d”表示普通直流固態繼電器,并且“s”或“d”前面加有“h”表示該產品為“增強型”;第2部分用字母“a”表示控制信號為“交流電”,如無此字母則表示為“直流電”;第3部分用數字表示工作電壓,其中“2”表示“24~240v”,“3”表示“40~420v”,“6”表示“45~660v”;第4部分用數字表示額定工作電流,單位a(不標出);第5部分用字母表示產品類型,其中“z”代表過零型,“p”代表“隨機(調相)型”,直流輸出的產品此位無字母;第6部分用字母表示外形,常見字母有“k”“l”“w”“f”等幾種。表給出了幾種常用固態繼電器的型號及性能參數,僅供參考。

    表幾種常用固態繼電器的性能參數

     

    固態繼電器的型號中包含了產品的主要特征和重要參數信息,由于各廠家對產品型號命名的方法不統一,給使用者帶來了一定的不便。這就要求使用者在選用固態繼電器時,必須認真查閱廠家說明書,弄清楚產品的命名方法,弄清楚主要電氣參數,確保正確合理地使用。

    產品標識

    常用固態繼電器都是四端器件,其外殼除了標出圖(a)所示的產品名稱(有時用字母“ssr”表示)、型號、廠家銘牌外,還將引腳功能直接標示在外殼上,如圖(b)所示。體積較大的大功率固態繼電器,不僅標志出了引腳功能,而且還將輸入電壓范圍或輸入電流、額定輸出電壓和額定工作電流等參數直接標示在相應的引腳附近,如圖29-5(c)所示?梢,盡管固態繼電器(尤其是微、超小型產品)的輸入端和輸出端在排列順序上沒有什么規律,但其引腳識別起來還是比較容易的。

    有些固態繼電器的外殼上面還開出了一個小圓孔,并露出紅色發光二極管的管帽,該發光二極管多系輸入端工作狀態指示燈,這是普通電磁繼電器所沒有的,如圖(d)所示。如果需要了解更詳細的參數和性能特點等,需要查閱廠家產品說明書或固態繼電器產品手冊。

    電路符號

    固態繼電器在電路圖中的表示符號見圖。注意:圖形符號各引腳旁邊(方框內、外均可)分別標出電極性符號,輸入端和輸出端按慣例不要畫在同一邊或相鄰的一邊上。當同一個電路圖中出現多個固態繼電器時,可按習慣在文字符號后面加上數字編號,以示區別。

    圖固態繼電器的符號

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