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五月 12 2021

固态继电器的类型与应用


目录

1.类型

1.1基于输入/输出的分类

1.2基于开关特性的分类

1.3基于杆子和投掷的分类

2.应用

2.1主要应用

2.2其它应用

3.关于固态继电器的常见问题
结语

  固态继电器(SSR)是一种由半导体制成的电子开关设备,可在其控制端子上使用低电压来切换(开和关)高压电路。与具有线圈和机械开关(物理触点)的EMR(电磁继电器)不同,SSR继电器使用光耦合器将控制电路与受控电路隔离。SSR(固态继电器)和EMR(电磁继电器)或触点继电器的操作是相同的,而SSR和EMR之间的主要区别在于SSR继电器中没有机械部件和触点。通常,SSR有1a个触点,而EMR有多个触点。固态继电器和电磁继电器的另一个区别是固态继电器在运行过程中没有浪涌和噪声。SSR继电器中存在大约几μA到mA的漏电流的可能性,而EMR中的漏电流值为零(0)。另一方面,与EMR继电器相比,SSR在0负载电流点关闭交流负载,这导致在感性负载的情况下消除噪声、触点弹跳和电弧。本文主要为大家介绍固态继电器的类型与应用。

固态继电器

固态继电器

  1.类型

  有不同类型的SSR(固态)继电器。它们可以根据输入/输出形式或开关属性进行分类。

  1.1基于输入/输出的分类

  以下是根据其输入和输出电路(AC/DC)分类的一些常见类型的SSR继电器。

  DC-AC SSR继电器:该继电器在直流输入下工作以切换交流负载电路。此SSR继电器的控制输入仅在直流输入上运行。该继电器在交流输入上不工作的事实是因为光耦合器在直流上工作。它的输入端子也是有方向的。反转输入的极性不会激活继电器。有一个二极管用于防止输入的反极性。即使在施加所需的输入后,该SSR的输出开关也不会激活,只有当交流电压施加到其输出端子时才会激活。

  AC-AC SSR继电器:SSR继电器仅在输入和输出两个电路都为交流电时工作。众所周知,光耦合器在直流电压下工作。因此在光耦合器之前使用整流器将交流转换为直流。当足够的交流电压施加到其输入控制端子时,它会激活提供交流负载电流的流动。

  DC-DC SSR继电器:该继电器可以使用低功率直流电源切换高功率直流负载。直流输入应用于光耦合器。但是,要切换直流负载,需要使用功率MOSFET或IGBT。Mosfet仅在一个方向上传导电流,因此还必须确保使用正确的极性连接输出负载。保护二极管用于避免在反极性期间损坏。如果有感性负载,则应与负载一起使用续流二极管。

  DC-AC/DC SSR继电器:这种类型的SSR继电器可以使用单独的端子切换交流和直流负载。这种SSR继电器使用与公共源极端子串联的MOSFET来切换AC和DC电路。作为光传感器的光电二极管单元阵列,它在LED激活时产生电压。该电压施加到串联连接的N-MOSFET的栅极和源极。要将此继电器用于交流电路,请使用MOSFET的漏极端子,源极端子应保持未使用。使用直流电路时,MOSFET的漏极和源极端子用于开关。

  1.2基于开关特性的分类

  SSR继电器也根据其开关特性进行分类,如下所示。这些继电器控制交流电路并用于控制特定应用中的所需输出。

  即时开启SSR继电器:只要施加足够的输入电压,这种类型的继电器就会立即接通负载电路。在移除控制输入后,它会在下一个负载电压过零时关闭。

  零开关SSR继电器:当施加输入电压并且负载交流电压跨越下一个零电压时,这种继电器会打开。当输入电压被移除且负载交流电压达到零伏时,它会像普通SSR继电器一样关闭。零开关继电器的操作是通过一个称为过零电路的电路来实现的,该电路检测过零并激活三端双向可控硅开关元件。

  峰值开关SSR继电器:在施加所需的输入控制电压后,当输出交流电压达到下一个峰值时,这些类型的SSR继电器会打开。在移除输入电压和输出交流电流的零交叉后,它也会关闭。这些继电器中使用了一个峰值检测块,当输出交流周期达到峰值时,它会触发TRIAC。

  模拟开关SSR继电器:虽然这些其他类型的SSR开关取决于输出交流周期,但该继电器的开关取决于其输入幅度。模拟SSR继电器的启动输出电压与输入控制电压成正比。假设3-32v直流输入继电器的3v代表0%&32v代表负载交流峰值电压的100%。当控制输入被移除时,继电器在下一个输出交流零交叉时关闭。

  1.3基于杆子和投掷的分类

  SSR继电器根据其极掷配置分为三种类型或“形式”。

  A型或SPSTNO型SSR:A型SSR继电器是具有常开(NO)端子的SPST(单刀单掷)继电器。无外部控制输入时,输出负载端子常开。当继电器激活时,输出端子连接在一起并允许电流流动。光电二极管单元用作光接收器,具有公共源的增强型MOSFET用于切换负载电路。

  B型或SPSTNC型SSR:B型SSR继电器具有常闭负载端子。输出负载端子通常连接并在没有控制输入时允许电流流动。提供控制输入将打开负载端子并停止电流流动。这种类型的继电器使用耗尽型MOSFET,它在零输入时导通,并在其Vgs为负时关闭。

  C型或SPDT型SSR:C型SSR继电器有两个开关投掷端子。共有三个负载端子,即Common、NC和NO。继电器不动作时,公共端与NC端保持连接。当继电器激活,所述公共端连接到所述NO终端。还有一个控制开关电路,通过在其开关之间提供时间延迟来防止MOSFET同时导通。

  2.应用

  2.1主要应用

  灯光控制系统:固态继电器的快速开关、长寿命和高可靠性使其在光控系统中表现出色。在交通信号灯领域,交通信号灯的工作环境复杂,但具有优良特性(防潮、防爆、防腐)的固态继电器却可以应对。并且固态继电器可以满足频繁关闭和打开的标志/信号闪烁交通灯的要求,因为它们可以保持10毫秒或更长的切换间隔。而在舞台灯光控制系统中(通常应用于戏剧、舞蹈、歌剧等表演艺术的制作),固态继电器可以配合电脑系统控制多盏灯,实现复杂的灯光效果,增加舞台气氛.

  遥控系统:远程控制系统通常需要小电流信号来控制大功率设备,例如电动机、脉冲阀和其他机械。作为一种无机械触点的电子开关元件,固态继电器被广泛应用于遥控系统中,具有以下优异的优点:控制灵活、可靠性高、耐用性高、无火花、无噪音、开关速度快、工作频率高、抗干扰能力强,等等。

  计算机数控机械:计算机数控机械(数控机床)中的许多传统机械继电器正逐渐被固态继电器所取代。由于优异的耐用性和高灵敏度能力,固态继电器的应用确保了CNC加工的高精度和高质量。在数控机床的伺服系统中,固态继电器可以不断地接收控制信号,准确地控制加工机。

  加热/冷却设备:通常,有三种方式来控制加热/冷却设备:固态继电器(SSR)、晶闸管模块(SCR模块)、交流接触器。目前,固态继电器和SCR模块在制冷/加热设备中非常普遍,但相比之下,SCR模块不具有成本效益,因此固态继电器在加热/制冷设备中最为常见,例如电烤箱、咖啡机、自动售货机机器、烤盘、炸锅、空调、冰箱等。固态继电器在温度控制设备中也表现良好。定时器控制SSR、微控制器控制SSR和PID控制SSR(比例-积分-微分控制器)用于温度控制设备,以保持设备的温度稳定性,如HVAC(加热、通风和空调)。

  医疗设备:在医疗设备领域,设备对工作频率和精确操作有严格的要求,因此医疗设备的部件应具有良好的性能(高精度、耐用性等)。固态继电器可以满足大多数医疗设备的这些需求,例如红外辐射设备具有巨大的热惯性,但是通过将固态继电器连接到辐射板,控制红外辐射的温度变得非常容易设备通过固态继电器。

  电动汽车:固态继电器广泛应用于电动汽车领域。例如,防爆固态继电器用于燃料电池汽车(氢燃料电池),以避免在振动过程中产生电弧和误操作。此外,每个高压电源单元都由多个固态继电器、保险丝和滤波电容器的组合保护。

  化工和采矿业:考虑到化工、矿山等行业的复杂工况和特殊要求(防爆、防潮、防腐能力),传统的机械继电器无法满足这样的要求,因此大量采用固态继电器来满足要求。大型采煤电梯的固态继电器等重大机械设备的中间控制器。

  电脑控制系统:该计算机控制系统(包括计算机外围设备)具有继电器的高要求,但类型的各种固态继电器的可以帮助计算机装置控制什锦动力单元来驱动大的机械自动化设备,或液压和气动设备,因为固体状态继电器具有过零、电磁兼容性好、灵敏度高、开关速度快、控制信号电平低、兼容逻辑电路(TTL、CMOS、DTL、HTL)甚至可以直接与微机连接等特点控制装置等。

  2.2其它应用

  • 工业设备:工业加工、数控机床、自动化装配线等

  • 厨房/家用电器:厨房电器,家用电器等

  • 电机:直流电机、交流电机、可逆电机等

  • 自动控制系统:可编程控制器、电控柜等

  • 办公设备:打印机、碎纸机等

  • 电池管理系统:后备电源、充电桩、新能源等

  • 焊接/切割机:点焊机、电焊机、等离子切割机等

  • 灯光控制系:舞台灯光、智能灯光、交通灯等

  • 医疗器械:超声波振荡器、高压釜等

  3.关于固态继电器的常见问题

  3.1固态继电器有什么用?

  固态继电器(SSR)是一种电气开关,可用于使用另一个电气输入来打开和关闭设备。与机电继电器(EMR)不同,SSR使用半导体开关和光电子学,而不是磁性和移动触点。

  3.2固态继电器生命周期是多久?

  他们有无限的寿命。同样,如果没有可动触点,就不会磨损部件,也不会积碳。EMR的平均寿命为100万次循环,而SSR的寿命大约是其100倍。

  3.3固态继电器失效的原因是什么?

  如果环境温度超过额定值,SSR输出元件可能会损坏。如果SSR在其输出端子的螺丝松动或焊接不完善的情况下使用,当电流流动时异常发热会导致SSR烧毁。执行正确的接线和焊接。

  3.4固态继电器的开关特点是什么?

  固态继电器(SSR)是一种电子开关设备,可在其控制端子上施加外部电压(交流或直流)时打开或关闭。它的功能与机电继电器相同,但没有移动部件,因此使用寿命更长。

  3.5固态继电器安全吗?

  固态继电器是系统可靠性的首选,因为它们没有移动部件或触点。固态继电器没有任何活动部件,因此它们不受物理冲击和振动的影响,使其成为高振动应用和环境的理想选择。

  3.6固态继电器需要散热片吗?

  需要散热器来确保固态继电器的正常运行和长期可靠性,因为它们提供了一种方法来将SSR通常产生的功率耗散到周围的环境空气中并保持安全的工作温度。

  3.7固态继电器怎么测好坏?

  连接负载和电源,并在输入ON和OFF的情况下检查负载端子的电压。SSR关闭时,输出电压将接近负载电源电压。随着SSR开启,电压将下降到大约1V。如果虚拟负载是输出功率约为100W的灯,则可以更清楚地检查这一点。(但是,灯的容量必须在SSR的额定范围内。)

  3.8固态继电器有常开和常闭吗?

  大多数固态继电器都有一个常开输出——也就是说,在没有控制信号的情况下,继电器输出是不导通的。某些特定类型的固态继电器具有常闭输出,因此在没有控制信号的情况下继电器输出会导通。标准SSR具有单个常开(NO)输出布置。但是,有许多应用需要相反的常闭(NC)配置,当输入级通电时输出级打开。

  以上就是固态继电器类型与应用的介绍了。在许多电子电路设计中,需要在更传统的机电继电器和固态继电器之间进行选择。在许多方面,这两种技术非常不同,但在大量电路设计中,有可能使用其中一种。与任何技术一样,它们的使用有利也有弊。对于固态继电器来说确实如此——虽然它们比机电继电器等其他替代品提供了许多优势,但它们也有一些缺点。技术的实际选择必须考虑所有选项,以便做出正确的选择。

订购与质量

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LM311 LM311 Company:Texas Instruments Remark:LM311电压比较器设计运行在更宽的电源电压:从标准的±15V运算放大器到单5V电源用于逻辑集成电路。其输出兼容RTL,DTL和TTL以MOS电路。此外,他们可以驱动继电器,开关电压高达50V,电流高达50mA。 In Stock:1000
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LM339 LM339 Company:Texas Instruments Remark:LM339(四路差动比较器)是在电压比较器芯片内部装有四个独立的电压比较器,是一种常见的集成电路,主要应用于高压数字逻辑门电路。利用lm339可以方便的组成各种电压比较器电路和振荡器电路。 In Stock:2000
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LM324 LM324 Company:Texas Instruments Remark:LM324系列器件带有真差动输入的四运算放大器。与单电源应用场合的标准运算放大器相比,它们有一些显著优点。该四放大器可以工作在低到3.0伏或者高到32伏的电源下,静态电流为MC1741的静态电流的五分之一。 In Stock:300
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LM358 LM358 Company:Texas Instruments Remark:LM358内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器,适合于电源电压范围很宽的单电源使用,也适用于双电源工作模式,在推荐的工作条件下,电源电流与 电源电压无关。 In Stock:3000
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LM567 LM567 Company:Texas Instruments Remark:LM567是一种常见的低价解码集成电路,其内部包含了两个鉴相器、放大器、电压控制振荡器VCO等部件。 In Stock:500
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