西門子APT繼電器——固態繼電器的選型方法

1. 在選用小電流規格印刷電路板使用的固態繼電器時，因引線端子為高導熱材料制成,焊接時應在溫度小于250℃、時間小于10S的條件下進行，如考慮周圍溫度的原因，必要時可考慮降額使用，一般將負載電流控制在額定值的 1/2以內使用。

　　2. 各種負載浪涌特性對固態繼電器SSR的選擇

　　被控負載在接通瞬間會產生很大的浪涌電流，由于熱量來不及散發，很可能使SSR內部可控硅損壞,所以用戶在選用繼電器時應對被控負載的浪涌特性進行分析,然后再選擇繼電器。使繼電器在保證穩態工作前提下能夠承受這個浪涌電流，選擇時可參考表2各種負載時的降額系數(常溫下)。

　　如所選用的繼電器需在工作較頻繁、壽命以及可靠性要求較高的場合工作時，則應在表2的基礎上再乘以0.6以確保工作可靠。

　　一般在選用時遵循上述原則，在低電壓要求信號失真小可選用采用場效應管作輸出器件的直流固態繼器；如對交流阻性負載和多數感性負載，可選用過零型繼電器，這樣可延長負載和繼電器壽命，也可減小自身的射頻干擾。如作為相位輸出控制時，應選用隨機型固態繼電器。

　　3. 使用環境溫度的影響

　　固態繼電器的負載能力受環境溫度和自身溫升的影響較大，在安裝使用過程中,應保證其有良好的散熱條件，額定工作電流在10A以上的產品應配散熱器，100A以上的產品應配散熱器加風扇強冷。在安裝時應注意繼電器底部與散熱器的良好接觸，并考慮涂適量導熱硅脂以達到最佳散熱效果。

　　如繼電器長期工作在高溫狀態下(40℃——80℃)時，用戶可根據廠家提供的最大輸出電流與環境溫度曲線數據，考慮降額使用來保證正常工作。

　　4. 過流、過壓保護措施

　　在繼電器使用時，因過流和負載短路會造成SSR固態繼電器內部輸出可控硅永久損壞 ,可考慮在控制回路中增加快速熔斷器和空氣開關予以保護型(選擇繼電器應選擇產品輸出保護,內置壓敏電阻吸收回路和RC緩沖器,可吸收浪涌電壓和提高 dv/dt耐量）；也可在繼電器輸出端并接 RC吸收回路和壓敏電阻(MOV)來實現輸出保護。選用原則是220V選用500V-600V壓敏電阻，380V時可選用800V-900V壓敏電阻。

　　5. 繼電器輸入回路信號

　　在使用時因輸入電壓過高或輸入電流過大超出其規定的額定參數時,可考慮在輸入端串接分壓電阻或在輸入端口并接分流電阻,以使輸入信號不超過其額定參數值。

　　6 在具體使用時,控制信號和負載電源要求穩定，波動不應大于10%，否則應采取穩壓措施。

　　7. 在安裝使用時應遠離電磁干擾,射頻干擾源，以防繼電器誤動失控。

　　8. 固態繼電器開路且負載端有電壓時,輸出端會有一定的漏電流，在使用或設計時應注意。

　　9. 固態繼電器失效更換時,應盡量選用原型號或技術參數完全相同的產品，以便與原應用線路匹配，保證系統的可靠工作。

　　交流固態繼電器按開關方式分有電壓過零導通型（簡稱過零型）和隨機導通型（簡稱隨機型）；

　　按輸出開關元件分有雙向可控硅輸出型（普通型）和單向可控硅反并聯型（增強型）；

　　按安裝方式分有印刷線路板上用的針插式（自然冷卻，不必帶散熱器）和固定在金屬底板上的裝置式（靠散熱器冷卻）；

　　另外輸入端又有寬范圍輸入（DC3——32V）的恒流源型和串電阻限流型等。

　　SSR固態繼電器以觸發形式，可分為零壓型(Z)和調相型(P)兩種。

　　在輸入端施加合適的控制信號VIN時，P型SSR立即導通。當VIN撤銷后，負載電流低于雙向可控硅維持電流時(交流換向)SSR關斷。Z型SSR內部包括過零檢測電路，在施加輸入信號VIN時，只有當負載電源電壓達到過零區時SSR才能導通，并有可能造成電源半個周期的最大延時。Z型SSR關斷條件同P型，但由于負載工作電流近似正弦波,高次諧波干擾小，所以應用廣泛。SSR由于采用輸出器件不同，有普通型(S采用雙向可控硅元件)和增強型(HS采用單向可控硅元件)之分。當加有感性負載時，在輸入信號截止t1之前，雙向可控硅導通，電流滯后電源電壓90O(純感時)。t1時刻輸入控制信號撤銷，雙向可控硅在小于維持電流時關斷(t2)可控硅將承受電壓上升率dv/dt很高的反向電壓。這個電壓將通過雙向可控硅內部的結電容，正反饋到柵極。如果超過雙向可控硅換向dv/dt指標(典型值10V/s將引起換向恢復時間長甚至失敗。單向可控硅(增強型SSR)由于處在單極性工作狀態，此時只受靜態電壓上升率所限制(典型值200V/　s)，因此增強型固態繼電器HS系列比普通型SSR的換向dv/dt指標提高了520倍。由于采用兩只大功率單向可控硅反并聯,改變了電流分配和導熱條件，提高了SSR輸出功率。增強型SSR在大功率應用場合，無論是感性負載還是阻性負載耐電壓、耐電流沖擊及產品的可靠性，均超過普通固態繼電器，并達到了進口產品的基本指標，是替代普通固態繼電器的更新產品。

　　負載與SSR的選擇

　　SSR對一般的負載應是沒有問題的，但也必須考慮一些特殊的負載條件，以避免過大的沖擊電流和過電壓，對器件性能造成不必要的損壞。白熾燈、電爐等類的“冷阻”特性，造成開通瞬間的浪涌電流，超過額定工作電流值數倍。一般普通型SSR，可按電流值的2/3選用。增強型SSR，可按廠商提供的參數選用。在惡劣條件下的工業控制現場，建議留有足夠的電壓、電流余量。

　　某些類型的燈，在燒斷瞬間會出現低阻抗。氣化和放電通道以及容性負載，如切換電容器組或電容器電源，會造成類似短路狀態?？稍诰€路中進一步串聯電阻或電感，作為限流措施。電機的開啟和關閉，也會產生較大的沖擊電流和電壓。中間繼電器、電磁閥吸合不可靠時引起的抖動，以及電容換向式電機換向時，電容電壓和電源電壓的疊加會在SSR兩端產生二倍電源的浪涌電壓。

　　控制變壓器初級時，也應考慮次級線路上的瞬態電壓對初級的影響。此外，變壓器也有可能因為兩個方向電流不對稱，造成飽和引起的浪涌電流異?，F象。上述情況，使SSR在特殊負載的應用，多少變得有點復雜?？尚械霓k法，就是通過示波器去測量可能引起的浪涌電流和電壓，從而選用合適的SSR和保護措施。

　　被控負載在接通瞬間會產生很大的浪涌電流，由于熱量來不及散發，很可能使SSR內部可控硅損壞，所以用戶在選用繼電器時應對被控負載的浪涌特性進行分析，然后再選擇繼電器。使繼電器在保證穩態工作前提下能夠承受這個浪涌電流，選擇時可參考表2各種負載時的降額系數（常溫下）。

　　如所選用的繼電器需在工作較頻繁、壽命以及可靠性要求較高的場合工作時，則應在表2的基礎上再乘以0.6以確保工作可靠。

　　一般在選用時遵循上述原則，在低電壓要求信號失真小可選用采用場效應管作輸出器件的直流固態繼電器；如對交流阻性負載和多數感性負載，可選用過零型繼電器，這樣可延長負載和繼電器壽命，也可減小自身的射頻干擾。如作為相位輸出控制時，應選用隨機型固態繼電器。

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