SSR固态继电器工作原理

SSR固态继电器工作原理

工作原理   过零触发型AC—SSR为四端器件其内部电路如图1所示。1、2为输入端3、4为输出端。R0为限流电阻光耦合器将输入与输出电路在电气上隔离开V1构成反相器R4、R5、V2和晶闸管V3组成过零检测电路UR为双向整流桥由V3和UR用以获得使双向晶闸管V4开启的双向触发脉冲R3、R7为分流电阻分别用来保护V3和V4R8和C组成浪涌吸收网络以吸收电源中带有的尖峰电压或浪涌电流防止对开关电路产生冲击或干扰。

 要指出的是所谓“过零”并非真的必须是电源电压波形的零处而一般是指在1025V或-（1025）V区域内进行触发如图2所示。图中交流电压分三个区域Ⅰ区为-10V+10V范围称为死区在此区域中加入输入信号时不能使SSR导通。Ⅱ区为1025V和-（1025）V范围称为响应区在此区域内只要加入输入信号SSR立即导通。Ⅲ区为幅值大于25V的范围称为抑制区在此区域内加入输入信号SSR的导通被抑制。   当输入端未加电压信号时光耦合器的光敏晶体管因未接收光而截止V1饱和V3和V4因无触发电压而截止此时SSR关闭。当加入输入信号时光耦合器中的发光二极管发光光敏晶体管饱和使V1截止。此时若V3两端电压在-（1025）V或1025V范围内时只要适当选择分压电阻R4和R5就可使V2截止这样使V3触发导通从而使V 4的控制极上得到从R6→UR→V 3→UR→R7或反方向的触发脉冲而使V4导通使负载接通交流电源。而若交流电压波形在图2中的Ⅲ区内时则因V2饱和而抑制V3和V4的导通而使SSR被抑制从而实现了过零触发控制。由于1025V幅值与电源电压幅值相比可近似看作“零”。因此一般就将过零电压粗略地定义为0±25V即认为在此区域内只要加入输入信号过零触发型AC—SSR都能导通。   当输入端电压信号撤除后光耦合器中的光敏晶体管截止V1饱和V3截止但此时V4仍保持导通直到负载电流随电源电压减小到小于双向晶闸管的维持电流时SSR才转为截止。   SSR的输出端器件可分为双向晶闸管和两只单向晶闸管反并联形式。若负载为电动机一类的感性负载则其静态电压上升率dv/dt是一个重要参数。由于单向晶闸管静态电压上升率（200V/μs）大大高于双向晶闸管的换向指标（10V/μs）因此若采用两只大功率单向晶闸管反并联代替双向晶闸管一方面可提高输出功率另一方面也可提高耐浪涌电流的冲击能力这种SSR称为增强型SSR。 SSR固态继电器以触发形式,可分为零压型（Z）和调相型（P）两种。在输入端施加合适的控制信号VIN时,P型SSR立即导通。当VIN撤销后,负载电流低于双向可控硅维持电流时（交流换向）,SSR关断。  Z型SSR内部包括过零检测电路,在施加输入信号VIN时,只有当负载电源电压达到过零区时,SSR才能导通,并有可能造成电源半个周期的zui大延时。Z型SSR关断条件同P型,但由于负载工作电流近似正弦波,高次谐波干扰小,所以应用广泛。  先锋公司电子厂SSR由于采用输出器件不同,有普通型（S,采用双向可控硅元件）和增强型（HS,采用单向可控硅元件）之分。当加有感性负载时,在输入信号截止t1之前,双向可控硅导通,电流滞后电源电压90O（纯感时）。t1时刻,输入控制信号撤销,双向可控硅在小于维持电流时关断（t2）,可控硅将承受电压上升率dv/dt很高的反向电压。这个电压将通过双向可控硅内部的结电容,正反馈到栅极。如果超过双向可控硅换向dv/dt指标（典型值10V/ s,将引起换向恢复时间长甚至失败。  单向可控硅（增强型SSR）由于处在单极性工作状态,此时只受静态电压上升率所限制（典型值200V/ s）,因此增强型固态继电器HS系列比普通型SSR的换向dv/dt指标提高了5 20倍。由于采用两只大功率单向可控硅反并联,改变了电流分配和导热条件,提高了SSR输出功率。  增强型SSR在大功率应用场合,无论是感性负载还是阻性负载,耐电压、耐电流冲击及产品的可靠性,均超过普通固态继电器,并达到了进口产品的基本指标,是替代普通固态继电器的更新产品。