什么是固態(tài)繼電器？

固態(tài)繼電器（SSR）是一種無(wú)觸點(diǎn)電子開(kāi)關(guān)，由微電子電路、分立電子器件、電力電子功率器件組成。它利用電子元件（如開(kāi)關(guān)三極管、雙向可控硅等半導(dǎo)體器件）的開(kāi)關(guān)特性，可達(dá)到無(wú)觸點(diǎn)無(wú)火花地接通和斷開(kāi)電路的目的，因此又被稱(chēng)為“無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)”。

固態(tài)繼電器是一種四端有源器件，其中兩個(gè)端子為輸入控制端，另外兩端為輸出受控端。它既有放大驅(qū)動(dòng)作用，又有隔離作用，很適合驅(qū)動(dòng)大功率開(kāi)關(guān)式執(zhí)行機(jī)構(gòu)，較之電磁繼電器可靠性更高，且無(wú)觸點(diǎn)、壽命長(zhǎng)、速度快，對(duì)外界的干擾也小，已被得到廣泛應(yīng)用。整個(gè)器件無(wú)可動(dòng)部件及觸點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)相當(dāng)于常用電磁繼電器一樣的功能。

固態(tài)繼電器的工作原理是當(dāng)輸入端加上控制信號(hào)時(shí)，固態(tài)繼電器的輸入電路內(nèi)部發(fā)生“電平移動(dòng)”，使雙向可控硅導(dǎo)通，形成電流通路，輸出端電壓發(fā)生變化，從而接通負(fù)載。在輸入控制信號(hào)的作用下，固態(tài)繼電器的輸入電路內(nèi)部發(fā)生“電平移動(dòng)”，把較低的輸入信號(hào)“放大”，使其能夠控制較大功率的負(fù)載。

接下來(lái)小編給大家分享一些固態(tài)繼電器電路圖，以及簡(jiǎn)單分析它們的工作原理。

固態(tài)繼電器電路圖分享

1 交流固態(tài)繼電器（過(guò)零型）電路圖

固態(tài)繼電器由三部分組成：輸入電路、隔離（耦合）和輸出電路組成，在輸入電路控制端加入信號(hào)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(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行限流，以保證光耦合器不致?lián)p壞。LED發(fā)光二極管指示輸入端控制信號(hào)，VD1可防止當(dāng)輸入信號(hào)正負(fù)極性接反時(shí)以保護(hù)光耦I(lǐng)C1。

V1 在線(xiàn)路中起到交流電壓檢測(cè)作用，使固態(tài)繼電器在電壓過(guò)零時(shí)開(kāi)啟、負(fù)載電流過(guò)零時(shí)關(guān)斷。當(dāng)IC1光敏三極管截止時(shí)(控制端無(wú)信號(hào)輸入時(shí))，V1通過(guò)R2獲得基極電流使之飽和導(dǎo)通,從而使 SCR可控硅門(mén)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(mén)極控制端R6上無(wú)觸發(fā)脈沖而處于關(guān)斷狀態(tài)。

當(dāng)IC1光敏三極管導(dǎo)通時(shí)( 控制端有信號(hào)輸入時(shí)) ，SCR可控硅的工作狀態(tài)由交流電壓零點(diǎn)檢測(cè)三極管V1來(lái)確定其工作狀態(tài) 。如電源電壓經(jīng)R2與R3分壓，A處電壓大于過(guò)零電壓時(shí)(VA＞VBE1)，V1處飽和導(dǎo)通狀態(tài)，SCR、BTA可控硅都處于關(guān)斷狀態(tài)；如電源電壓經(jīng)R2與R3分壓，A處電壓小于過(guò)零電壓時(shí)（VA＞VBE1）V1處截止?fàn)顟B(tài)，SCR可控硅通過(guò)R4獲得觸發(fā)信號(hào)而導(dǎo)通 ,從而使 BTA在R6上也獲得觸發(fā)信號(hào)也呈導(dǎo)通狀態(tài),對(duì)負(fù)載電源進(jìn)行關(guān)斷控制。如此時(shí)控制端信號(hào)關(guān)斷后,負(fù)載電流也隨之減小至BTA雙向可控硅的維持電流IH時(shí)可自行關(guān)斷,切斷負(fù)載電源。

2、直流固態(tài)繼電器電路圖

在輸入控制回路中，電阻R1串接在IC1光電耦合器輸入端對(duì)其發(fā)光管進(jìn)行限流保護(hù)，發(fā)光管LED對(duì)輸入控制信號(hào)給予指示，VD1對(duì)輸入端的反偏電壓進(jìn)行保護(hù)。當(dāng)控制端無(wú)信號(hào)輸入時(shí)，IC1光電耦合器中的光敏三極管呈截止高阻狀態(tài) ，V1通過(guò)R2獲得其基極電流使之飽和導(dǎo)通,從而導(dǎo)致 V2、V3、V4均處在截止?fàn)顟B(tài)，使其固態(tài)繼電器呈關(guān)斷狀態(tài)。

當(dāng)控制端有信號(hào)輸入時(shí)，IC1中光敏三極管導(dǎo)通，使 V1呈截止?fàn)顟B(tài)，從而使V2、V3、V4導(dǎo)通使其固態(tài)繼電器呈接通狀態(tài)，并將電源加至負(fù)載上，直流固態(tài)繼電器的輸出端隨著輸入端信號(hào)的加入而導(dǎo)通，信號(hào)的消失而關(guān)斷。

另外，大功率低電壓的直流固態(tài)繼電器的輸出開(kāi)關(guān)普遍采用功率場(chǎng)效應(yīng)管來(lái)替代功率三極管,以此來(lái)降低輸入功率。

3、簡(jiǎn)單的固態(tài)繼電器電路圖

一些關(guān)鍵設(shè)備需要恒定的浪涌和無(wú)尖峰電源。當(dāng)我們使用機(jī)電開(kāi)關(guān)時(shí)，它會(huì)在開(kāi)關(guān)狀態(tài)改變期間產(chǎn)生浪涌和火花，為了避免這種情況，使用了固態(tài)繼電器。

它利用光信號(hào)并且沒(méi)有移動(dòng)部件。輸入到固態(tài)繼電器轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，光電晶體管接收光并產(chǎn)生電流變化，過(guò)零電平檢測(cè)電路檢測(cè)到脈沖并打開(kāi)晶閘管，此動(dòng)作使負(fù)載和電源緊密接觸。它采用 3 V – 32 VDC 輸入并控制 24 – 380 VAC 輸出。

4、固態(tài)繼電器電路圖

從DW1、DW2上取出的削頂正弦信號(hào)經(jīng)反相器BG1輸出方波再經(jīng)運(yùn)算放大器A輸出尖峰脈沖信號(hào)。尖峰脈沖加 在D3 ~ D6的交流對(duì)角線(xiàn)與SCR的控制極和陰極間，D3~D6的直流對(duì)角線(xiàn)接在光電耦合器的輸出端。

當(dāng)從A、B輸入低壓小電流信號(hào)時(shí)，二極管發(fā)光，光敏 管導(dǎo)通，于是從A運(yùn)算放大器中輸出的尖峰脈沖觸發(fā)SCR導(dǎo)通，角載RL得電。A、B無(wú)信號(hào)輸入時(shí)，光電耦合器BG2截止，尖峰脈沖通不過(guò)而使SCR不能導(dǎo)通。

5、帶光耦合器和雙向晶閘管的固態(tài)繼電器電路圖

該固態(tài)繼電器 (SSR) 等效電路由光耦合器和雙向可控硅組成。該 SSR 電路還設(shè)計(jì)有 LED 過(guò)壓和反極性保護(hù)。二極管1N4002是反極性保護(hù)器，它會(huì)在150歐姆串聯(lián)電阻的幫助下短路錯(cuò)誤的極性以消除電壓。

2N4403 晶體管將保護(hù) LED 免受輸入過(guò)壓引起的過(guò)流影響。當(dāng)LED發(fā)生過(guò)流時(shí)，晶體管基極的檢測(cè)電阻將產(chǎn)生足以激活晶體管的電壓，使晶體管傳導(dǎo)旁路電流通過(guò)晶體管，從而避免LED過(guò)流。當(dāng)前的。為了處理負(fù)載，應(yīng)選擇具有適當(dāng)電流處理能力的三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)元件，為了提高可靠性，您可以將雙向晶閘管的尺寸加大到最大負(fù)載規(guī)格的兩倍。

6、固態(tài)繼電器電路圖

當(dāng)無(wú)輸入信號(hào)時(shí)，GD中的光敏三極管裁止，VT1是交流電壓零點(diǎn)檢測(cè)器，通過(guò)R3獲得基極電流而飽和導(dǎo)通，將VTH的門(mén)極箝在低電位而處于關(guān)斷狀態(tài)。

當(dāng)有 輸人信號(hào)時(shí)，光敏三極管導(dǎo)通，此時(shí)VTH的狀態(tài)由VT1決定，如此電源電壓大于過(guò)零電壓時(shí)，分壓器R3、R2的分壓點(diǎn)P電壓大于VBE1，VT1飽和導(dǎo) 通，SCR門(mén)極因箝位在低電位而截止，TR的門(mén)極因沒(méi)有觸發(fā)脈沖而處于關(guān)斷狀態(tài)。只有當(dāng)電源電壓小于過(guò)零電壓，P點(diǎn)電壓小于VBE1時(shí)G1截止，SCR門(mén) 極獲得觸發(fā)信號(hào)而導(dǎo)通。在TR的門(mén)極獲得觸發(fā)脈沖，TR就導(dǎo)通．從而接通負(fù)載電源。

7、固態(tài)繼電器電路圖

這是固態(tài)繼電器的電路圖。實(shí)際上，它畢竟不是中繼。沒(méi)有找到“繼電器”，只有進(jìn)行開(kāi)關(guān)的電子電路。它的工作方式與繼電器類(lèi)似；可以用低電壓來(lái)切換比普通繼電器更高或更好的電壓。這個(gè)“繼電器”放置在其中一根 115/220V 交流電線(xiàn)之間，即使通常做法是讓中性線(xiàn)保持原樣并切換相線(xiàn)或熱線(xiàn)。

在不存在直流電壓的情況下（電路圖左側(cè)），TIL111 內(nèi)的光電晶體管會(huì)阻塞，因此不存在電流。為了確保 TIL111 的基極通過(guò) 1M 電阻器饋送到發(fā)射極 （e）。這種方法避免了晶體管 BC547B 的基極變低，因此保持偏置“導(dǎo)通”。因此集電極也很低，因此 TIC106M 晶閘管的柵極 （g） 仍處于“關(guān)閉”狀態(tài)。通過(guò) 4 二極管橋式整流器電路沒(méi)有電流，除了 BC547B 的極小基極和集電極電流不足以通過(guò) 330 歐姆電阻器來(lái)打開(kāi) TIC226M 雙向可控硅開(kāi)關(guān)。因此，通過(guò)“負(fù)載”的電流非常小。

有一個(gè)特定的輸入電壓，比如 5 伏，TIL111 中的二極管會(huì)亮起并激活光電晶體管。與 22K 電阻串聯(lián)的 1Meg 歐姆電阻上的電壓降增加到一個(gè)特定的設(shè)定點(diǎn)，它將阻止 BC547B 晶體管。集電極電流將立即跟隨交流電壓達(dá)到特定值，該值將初始化晶閘管。這會(huì)在 330 歐姆電阻器上產(chǎn)生足夠大的電壓降，以“打開(kāi)”雙向可控硅。當(dāng)時(shí)三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)上的電壓只有幾伏，因此實(shí)際上整個(gè) 115/220 交流電壓都超過(guò)了“負(fù)載”。