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应用指南

日期:2016-2-18
1. 固体继电器工作原理
     固体继电器(Solid State Relay,缩写SSR)是一种无触点电子开关,内部无任何可动部件,完全由固体器件实现负载的通断切换功能,控制回路与负载回路通过光电耦合器或变压器进行隔离和传输。
     输入电路多为直流输入,个别的为交流输入,直流输入电路又分为阻性输入和恒流输入,阻性输入电路的输入控制电流随输入电压呈线性变化,恒流输入电路,在输入电压达到一定值时,电流不再随电压的升高而明显增大,这种继电器可适用于相当宽的输入电压范围。
输出电路主要由输出器件和起瞬态抑制作用的吸收回路组成,有时还包括反馈电路。目前输出器件主要有晶体三极管(Transistor)、单向可控硅(Thyristor或SCR)、双向可控硅(Triac)、MOS场效应管(MOSFET)、绝缘栅型双极晶体管(IGBT)等。
 
2. 固体继电器特点
1)   输入功率小,直流固体继电器的典型值为10mA,可以和逻辑电路兼容。
2)   开关速度快,固体继电器的转换速度多为十几到几十微秒,最快的几微秒,除交流固体继电器需半周过零切换外最大的约几百微秒。
3)   输出接通电阻稳定,无机械和电磨损造成的接触不良。
4)   抗干扰能力强,固体继电器输入输出间采用光电或变压器隔离,避免了输出对输入逻辑电路的影响,同时输出电路具有较高的抗脉冲电流的过负载能力。
5)   对外界干扰小,固体继电器的输入电流很小,无电磁继电器输入线圈在关断时产生的数百伏甚至几千伏的反电动势,输出电路不存在由于触点抖动、回路和电弧火花所引发的电磁干扰和射频干扰。
6)   寿命长,固体继电器没有触点,不存在机械和电磨损,它的寿命就是半导体器件的寿命,所以固体继电器在额定负载下的电寿命一般可达上亿次动作。
7)   工作可靠性高,固体继电器无活动部件,不存在触点回跳、抖动,因此其输出信号不会引发逻辑电路多次动作,采用密封结构,具有耐恶劣的机械和气候环境的能力,只要选择和使用正确,就会实现应用的高可靠。
 
二、固体继电器选用
1. 注意事项
1)   接线正确,禁止输入端和输出端接错以及极性接反。
2)   加电前须检查负载,禁止负载电阻短路时接通继电器。
3)   使用时确保固体继电器壳体、底板良好散热。
4)   接线端接触要良好,松弛或焊接不良都会造成继电器异常发热而引起产品失效。
5)   固体继电器存在输出漏电流,更换或配线作业时,务必切断电源,确保人身安全。
6)   负载电压和电流不能超出继电器说明书规定的范围,否则会导致产品失效。
7)   安装前后防止摔、碰,超过产品规定值的振动和冲击可能会损坏继电器。
8)   对于PCB安装的SSR,焊接(240 ~ 260)°C,小于10s。

2. 正确的选型
2。1   根据负载特性,选择合适的SSR很重要。由于负载在切换时会产生浪涌电流和过电压,过高的浪涌电流是造成SSR失效的最常见原因,因此要求冗余设计,电流请参考下表,继电器耐压应选取工作电压的2 ~ 3倍。
不同种类的负载其浪涌电流与其正常工作额定电流相比较:
 
2.2   认真阅读SSR说明书,确保SSR的使用环境符合要求。

3. 正确使用
3.1   输入回路
3。1。1   确认固体继电器有足够的激励,输入电压(电流)的最小值必须大于继电器规定的最小触发电压(电流),且不应超过规定的最大输入电压(电流),过大的输入电压(电流)会造成继电器永久性的损坏;
      [接线示例]
     
备注:对于阻性输入或恒流输入的固体继电器,其外围控制回路一般不必再串联电阻来限流。
 
3.1.2   输入端的瞬态脉冲可能会导致继电器的误动作,尽量短的连线和添加滤波电路可有效防止继电器的误动作;
3.1.3   输入为直流时,请特别注意继电器输入的正负极性,超过继电器规定的反极性电压可能会造成继电器永久性的损坏。
 
3.2   输出回路
3.2.1   交流负载
      切换交流感性负载时出现瞬态过电压,内置RC吸收回路的抑制能力有限,有可能会超过SSR的耐压值,导致SSR因过电压而损坏,因此建议在继电器输出端跨接压敏电阻, 压敏电阻的选型推荐如下:
 
 
3.2.2   直流负载
      在连接线圈、电磁阀等感性负载时,请在电路中接入逆向保护二极管,超过SSR的瞬态电压,会导致SSR输出器件损坏。用反向保护二极管抑制瞬态电压具有最佳效果。但线圈和电磁阀的复位时间会变长,请在实际使用回路上进行确认后再使用。另外,在缩短复位时间的问题上,可使用二极管和稳压二极管,这时,稳压二极管的稳压电压(Vz)愈高,则复位时间就愈短。

 
3。3    环境要求  
     SSR使用环境温度,应参照SSR规格书中的“负载电流与环境温度曲线”进行热设计,避免出现因SSR过温而导致的失效。多个SSR并排安装时,可能会出现局部SSR异常发热的情况,所以安装时应留有足够的间距来防止热量的积累,至于间距尺寸,请参阅详细的产品规格书。(若没有具体说明,推荐取一个SSR的厚度作为间隔距离)。
      对于额定电流5A以下的固体继电器,一般不需要外加散热器,大于5A的继电器务必外加散热器,且散热器与继电器散热底板之间要均匀涂敷导热硅脂。
      请勿在阳光直射或紫外线可照射到的地方使用和存放SSR,阳光直射或紫外线照射会导致树脂的性能下降,而且使外壳发生龟裂或破损。
      此外,也不可在能接触到水或化学药品的环境中使用或存放。否则,会使金属部件生锈、腐蚀及树脂劣化。长期保管SSR时,端子的表面会因裸露在空气中而氧化,氧化端子的可焊性、导电性会降低,因此,在使用经过长期存放的SSR之前,一定要先确定端子的可焊性及导电性,合格后才使用。
附:产品型号与散热器选配:

 
3。4   安装
3.4.1   PCB安装的SSR
      端子孔径及焊盘直径,过孔的焊盘直径可以比表内数值稍微小一点。

 
3.4.2   螺钉安装
推荐力距值

3.4.3  安装方式示意(如下图所示)

 

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