固态继电器

电路开关部位使用半导体元件,为无接点化的半导体控制零部件。

固态继电器

概要

SSR固态继电器与电磁继电器(EMR)同为输入输出侧绝缘,输入输出的ON、OFF功能一致。 电路开关部位使用半导体元件,为无接点化的半导体控制零部件。

应用范围

除加工中心、工业机器人等产业机械外,还广泛应用于家电以及支撑我们生活的如下领域。

例)复印机、排版机、传真机、电话交换机、计算机终端等商务机
数控机床、电梯、工业机器人、电灯、音序器(PLC )、温度控制器等机械设备 微波炉、电动工具、电动缝纫机、空调、洗衣机、冰箱等家电产品、信号机、电子显示板、调光器等照明设备类 自动售货机、自动贩卖机、自动检票机、自动售票机、兑换机等
UFO捕手、赛车游戏等、娱乐设备 光刻机、焊接机、扩散炉等半导体制造装置 其他各种电气设备

特长

  • ・电路内部采用的是光耦合元件(光电耦合器),与电磁继电器(EMR)相比,实现了高可靠性、高速性、高频率控制、小型化!
  • ・小信号运行,耐振动、耐冲击、耐湿性优越
  • ・无噪声,环保性能出色

规格

1.工作原理

1)AC负载用SSR的工作原理(过零内置型)

打开开关发光二极管通电,光学耦合的光电耦合器开启,进而过零电路运转,输出电路的双向可控硅在交流电源电压的零电压附近开启。 由此,电流从电源出发通过双向可控硅流向负载。关闭开关,SSR和固态继电器在双向可控硅的作用下在负载电流的零电流附近关闭。流过该负载的电流波形会根据负载的种类而发生变化。

阻性负载的场合

在交流电源电压的峰值附近施加输入电压时,SSR输出电路并不会立即有电流流过。如果交流电源电压降低接近零电压时,则SSR输出电路的双向可控硅进入开启状态,负载中有电流流过。此时交流电源电压与负载电流的相位相同。此外,即使关闭输入电压,SSR也不会立即关闭,而是会在负载电流降低至双向可控硅的维持电流以下时才关闭。

感性负载的场合

在交流电源电压的峰值附近施加输入电压时,SSR输出电路并不会立即有电流流过。如果交流电源电压降低接近零电压时,则SSR输出电路的双向可控硅进入开启状态,负载中有电流流过。这种情况下,负载为感性,在过渡现象的作用下初期的电流峰值较大,随着电流周期的推进,电流峰值不断变小,进入恒常状态。此时负载电流的相位相对于交流电源电压的相位最多滞后90°。此外,即使关闭输入电压,SSR也不会立即关闭,而是会在负载电流降低至双向可控硅的维持电流以下时才关闭。

容性负载的场合

在交流电源电压的峰值附近施加输入电压时,SSR输出电路并不会立即有电流流过。如果交流电源电压降低接近零电压时,则SSR输出电路的双向可控硅进入开启状态,负载中有电流流过。此时负载电流的相位相对于交流电源电压的相位最多前进90°。而且,即使关闭输入电压,SSR也不会立即关闭,而是会在负载电流降低至双向可控硅的维持电流以下时才关闭。此外,由于是容性负载,电容中贮存的电荷所产生的电压与电源电压累加,SSR中可能会施加相当于电源峰值电压2倍的电压,因此使用110V的电源电压时,推荐使用220V的SSR。

2) DC负载用

晶体管输出

输入与输出之间由光电耦合器进行绝缘。输出一侧由波形整形电路、放大电路及输出元件(晶体管)组成。开启开关电流流过光电耦合器的LED,光学耦合的光电晶体管开启,通过整形电路、放大电路驱动输出元件(晶体管)。这样晶体管开启,负载电流流过。关闭开关后,光电晶体管也随之关闭,负载电流被隔断。

FET出力

输入与输出之间由光电耦合器进行绝缘。输出一侧由驱动电路、输出元件(MOSFET)组成。开启开关电流流过光电耦合器的LED,光学耦合的光电二极管阵列中产生电动势,该电动势驱动输出元件(MOSFET)的电门。由此MOSFET开启,负载电流流过。关闭开关即可停止光电二极管阵列的电动势。MOSFET电门中蓄积的电荷通过驱动电路放电,关闭MOSFET即可隔断负载电流。

阻性负载的场合

施加输入电压后,负载中立刻就会有电流流过。
关闭输入电压后,负载电流即刻变为零。

感性负载的场合

施加输入电压后,负载中开始有电流流过。
此时,由于是感性负载,在负载电流稳定之前,会有一定的延迟时间。
关闭输入电压后,负载电流慢慢降低直至为零。

2.应用电路

1)固态继电器(SSR)驱动电路案例

通过限位开关等工作的场合

接点开启时,SSR开启

通过NPN晶体管工作的场合

晶体管开启时,SSR开启

通过NPN晶体管工作的场合

晶体管关闭时,SSR开启

通过PNP晶体管工作的场合

晶体管开启时,SSR开启

通过PNP晶体管工作的场合

晶体管关闭时,SSR开启

交流驱动

利用交流电源驱动DC输入用SSR时,可以通过外接整流电路的方式进行使用。
(请确保波纹在SSR的工作电压范围内。)

通过TTL、DTL工作的场合

IC输出为L级别时,SSR开启

IC输出为L级别时,SSR开启

IC输出为L级别时,SSR开启

IC输出为L级别时,SSR开启

IC输出为H级别时,SSR开启

IC输出为L级别时,SSR开启

IC输出为L级别时,SSR开启

2)各种负载的控制案例

白炽灯的闪烁控制

白炽灯在亮灯时会有较大的浪涌电流(约为平时的10倍左右)流过,所以请在各自浪涌电流的性能范围内使用。

电炉的温度控制

电磁阀驱动

电磁阀负载的情况下,在运转初期会有浪涌电流流过,几圈之后电流稳定。
请在各自浪涌电流的性能范围内使用。

小型继电器驱动电路

小型继电器的工作电流较小,有些在几毫安下即可工作,SSR在关闭状态下会有漏电流流过,这个电流可能会造成小型继电器启动工作。为了防止这种情况,需要与负载并列连接分流电阻R,用以分流SSR关闭时产生的漏电流。

氖灯的闪烁控制

SSR在关闭状态下会产生漏电流,为了防止氖灯在漏电流的作用下产生辉光放电,请将分流电阻R与氖灯并联。

单相异步电动机的开关控制

电动机在运转初期会有浪涌电流流过,所以请在各自浪涌电流的性能范围内使用。

单相异步电动机的正反转

由于电动机的LC电路性质原因,SSR1SSR2任意关闭侧的SSR负载端子间的电压是电源电压的2倍左右,因此请务必使用额定电压是工作电源电压2倍的SSR。在切换开关时,请设置时间滞后。(需要约30ms以上)

保护电阻R的选定方法
保护电阻R是避免过电流对SSR造成损害的物品,因此其阻值应当根据电源电压和SSR的最大浪涌电流额定值(非重复)而确定。

R>√2×电源电压÷最大浪涌电流额定值(非重复)

电阻功率P根据负载电流和保护电阻R的值来确定。

P > (负载电流)2 x R

在实际进行选定时,为了留有余地,推荐选择计算值2倍以上的产品。

三相异步电动机的开关控制

电动机在运转初期会有浪涌电流流过,因此在选择SSR时需要注意。在三条三相线路中,有两条线路插有2个SSR。
该电路中,一般情况下电动机与电源是连接在一起的,由于电动机带电,需要注意电动机是否出现绝缘老化,避免触电。
在确保安全的前提下,将无熔丝断路器连接到SSR的前段,不使用的时候最好把电源切断。

三相加热器的开关控制

请在使用时请在输入电压范围内向SSR的输入侧施加足够的电压。
利用三相星形接线将中性点接地使用时,如果中性点脱落的话,会产生过电压引起故障,因此请切实将线路连接好。

进入使用注意事项

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