德國PILZ皮爾茲繼電器的操作使用

如何使用戶的驅(qū)動電路與固態(tài)繼電器的輸入特性相匹配

一般來講，固態(tài)繼電器的輸入控制電壓為3.2—32V。控制電流為5—30mA.通常1—2的SSR輸入回路不是恒流源電路，輸入控制電壓為4—16V?？刂齐娏鳛?—20mA.較大額定電流的SSR輸入電路均接有恒流源電路。輸入控制電壓在3.2—32V均可。在三相電路里，如果用戶將三個SSR的輸入端串聯(lián)的話，那么希望提供大于12V的控制電壓；如果將三個SSR的輸入端并聯(lián)使用的話，那么驅(qū)動電流要保證50mA。單個SSR使用，驅(qū)動電流不要設(shè)計在4—5mA的臨界狀態(tài)下至少要大于6mA。

安裝方法

臥式W型、立式L型，體積小適用于印制板直接焊接安裝。立式L2型，既能適合于線路板焊接安裝，也能適用于線路板上插接安裝。在選用小電流規(guī)格印刷電路板使用的固態(tài)繼電器時，因引線端子為高導(dǎo)熱材料制成，焊接時應(yīng)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(fù)載電流控制在額定值的1/2以內(nèi)使用。

K型及F型，適合散熱器及儀器底板安裝。大功率SSR(K型和F型封裝）安裝時，應(yīng)注意散熱器接觸面應(yīng)平整，并需涂復(fù)導(dǎo)熱硅脂（美寶T-50）。安裝力矩愈大,接觸熱阻愈小。大電流引出線，需配冷壓焊片，以減少引出線接點電阻。

操作方法

輸入回路

固態(tài)繼電器按輸入控制方式，可分為電阻型、恒流源和交流輸入控制型。目前主要提供的，是供5VTTL電平用電阻輸入型。使用其他控制電壓時，可相應(yīng)選用限流電阻。SSR輸入屬于電流型器件，當(dāng)輸入端光耦可控硅*導(dǎo)通后（微秒數(shù)量級），觸發(fā)功率可控硅導(dǎo)通。當(dāng)激勵不足或斜波式的觸發(fā)電壓，有可能造成功率可控硅處于臨界導(dǎo)通邊緣，并造成主負(fù)載電流流經(jīng)觸發(fā)回路引起的損壞。在使用時因輸入電壓過高或輸入電流過大超出其規(guī)定的額定參數(shù)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(shù)值。

例如：基本性能測試電路，輸入為可調(diào)電壓源，測試負(fù)載用100W燈泡，輸入觸發(fā)信號應(yīng)為階躍邏輯電平，強觸發(fā)方式。國外廠商提供的器件標(biāo)準(zhǔn)電流為10mA，考慮到全溫度工作范圍（-40~+70℃），發(fā)光效率穩(wěn)定和抗干擾能力，推薦直流觸發(fā)工作電流在12~25mA之間。

SSR輸入端可并聯(lián)或串聯(lián)驅(qū)動。串聯(lián)使用時，一個SSR按4V電壓考慮，12V電壓可驅(qū)動3個SSR。在具體使用時，控制信號和負(fù)載電源要求穩(wěn)定，波動不應(yīng)大于10%，否則應(yīng)采取穩(wěn)壓措施。

干擾

在安裝使用時應(yīng)遠(yuǎn)離電磁干擾，射頻干擾源，以防繼電器誤動失控。SSR產(chǎn)品也是一種干擾源，導(dǎo)通時會通過負(fù)載產(chǎn)生輻射或電源線的射頻干擾，干擾程度隨負(fù)載大小而不同。白熾燈電阻類負(fù)載產(chǎn)生的干擾較小，零壓型在交流電源的過零區(qū)（即零電壓）附近導(dǎo)通，因此干擾也較小。減少的方法是在負(fù)載串聯(lián)電感線圈。另外，信號線與功率線之間，也應(yīng)避免交叉干擾。

主要問題

固態(tài)繼電器開路且負(fù)載端有電壓時，輸出端會有一定的漏電流，在使用或設(shè)計時應(yīng)注意防止觸電。固態(tài)繼電器失效更換時，應(yīng)盡量選用原型號或技術(shù)參數(shù)*相同的產(chǎn)品，以便與原應(yīng)用線路匹配，保證系統(tǒng)的可靠工作。

過熱

SSR在導(dǎo)通時，元件將承受P=V（管壓降）×I（負(fù)載）的耗散功率，其中V有效值和I有效值分別為飽和壓降和工作電流的有效值。固態(tài)繼電器的負(fù)載能力受環(huán)境溫度和自身溫升的影響較大，需依據(jù)實際工作環(huán)境條件，嚴(yán)格參照額定工作電流時允許的外殼溫升（75℃），合理選用散熱器尺寸或降低電流使用，在安裝使用過程中,應(yīng)保證其有良好的散熱條件，否則將因過熱引起失控，甚至造成產(chǎn)品損壞。

一般而言，10A以下，可采用散熱條件良好的儀器底板，額定工作電流在10A以上的產(chǎn)品應(yīng)配散熱器，30A以下，采用自然風(fēng)冷，連續(xù)負(fù)載電流大于30A時，需采用儀器風(fēng)扇強制風(fēng)冷，100A以上的產(chǎn)品應(yīng)配散熱器加風(fēng)扇強冷。在安裝時應(yīng)注意繼電器底部與散熱器的良好接觸，并考慮涂適量導(dǎo)熱硅脂以達(dá)到散熱效果。如繼電器長期工作在高溫狀態(tài)下（40℃~80℃）時，用戶可根據(jù)廠家提供的大輸出電流與環(huán)境溫度曲線數(shù)據(jù)，考慮降額使用來保證正常工作。

固態(tài)繼電器發(fā)熱原因：

固態(tài)繼電器即在正常工作的時候，在其內(nèi)部芯片上存在一定的功率損耗，這個損耗功率主要由固態(tài)繼電器輸出電壓降與負(fù)載電流乘積決定，以發(fā)熱的形式消耗掉。因此散熱的好壞直接影響到固態(tài)繼電器工作的可靠性，優(yōu)良的熱學(xué)設(shè)計可避免由于散熱不良造成的失敗和損壞。

過流過壓在繼電器使用時，因過流和負(fù)載短路會造成SSR固態(tài)繼電器內(nèi)部輸出可控硅損壞，可考慮在控制回路中增加快速熔斷器和空氣開關(guān)予以保護型（選擇繼電器應(yīng)選擇產(chǎn)品輸出保護，內(nèi)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）；快速熔斷器和空氣開關(guān)，是通用的過電流保護方法。快速熔斷器可按額定工作電流的1.2倍選擇，一般小容量可選用保險絲。特別注意負(fù)載短路，是造成SSR產(chǎn)品損壞的主要原因。

感性及容性負(fù)載，除內(nèi)部RC電路保護外，建議采用壓敏電阻并聯(lián)在輸出端，作為組合保護。金屬氧化鋅壓敏電阻（MOV）面積大小決定吸收功率，厚度決定保護電壓值。交流220V的SSR，選用MYH12-430V的壓敏電阻；380V選用MYH12-750V壓敏電阻；較大容量的電機變壓器應(yīng)選用MYH20或MYH2024通流容量大的壓敏電阻。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。

繼電器技術(shù)參數(shù)

固態(tài)繼電器的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)有：

輸入電壓范圍

在環(huán)境溫度25'c下，固態(tài)繼電器能夠工作的輸入電壓范圍。

輸入電流

在輸入電壓范圍內(nèi)某一特定電壓對應(yīng)的輸入電流值。

接通電壓

在輸入端加該電壓或大于該電壓值時，輸出端確保導(dǎo)通。

關(guān)斷電壓

在輸入端加該電壓或小于該電壓值時，輸出端確保關(guān)斷。

反極性電壓

能夠加在繼電器輸入端上，而不應(yīng)起破壞的大允許反向電壓。

額定輸出電流

環(huán)境25'C時的大穩(wěn)態(tài)工作電流。

額定輸出電壓

能夠承受的大負(fù)載工作電壓。

輸出電壓降

當(dāng)繼電器處于導(dǎo)通時，在額定輸出電流下測得的輸出端電壓。

輸出漏電流

當(dāng)繼電器處于關(guān)斷狀態(tài)施加額定輸出電壓時，流經(jīng)負(fù)載的電流值。

接通時間

當(dāng)繼電器接通時，加輸入電壓到接通電壓開始至輸出達(dá)到其電壓終變化的90%為止之間的時間間隔。

關(guān)斷時間

當(dāng)繼電器關(guān)斷時，切除輸入電壓到關(guān)斷電壓開始至輸出達(dá)到其電壓終變化的10%為止之間的時間間隔。

過零電壓

對交流過零型固態(tài)繼電器，輸入端加入額定電壓，能使繼電器輸出端導(dǎo)通的大起始電壓。

大浪涌電壓

繼電器能承受的而不致造成損壞的非重復(fù)浪涌（或過載）電流。

電器系統(tǒng)峰值

在繼電器工作狀態(tài)繼電器輸出端能夠承受的大迭加的瞬時峰值擊穿電壓。

電壓指數(shù)上升率dv/dt

繼電器的輸出元件能夠承受的不使其導(dǎo)通的電壓上升率。

工作溫度

繼電器按規(guī)范安裝或不安裝散熱板時，其正常工作的環(huán)境溫度范圍。

技術(shù)術(shù)語

環(huán)境溫度范圍：

固態(tài)繼電器正常工作時周圍空氣溫度極限，通常給出工作和貯存兩種條件下的溫度值，大溫度還受散熱器和功率因素的限制。

介質(zhì)耐壓（單位：V)

固態(tài)繼電器輸入端與輸出端，輸入端、輸出端散熱底板之間能承受的大電壓值。注意：不允許測量同一輸入（或輸出）電路引出端之間的介質(zhì)耐壓，測量之前應(yīng)先將它們短路。

絕緣電阻（單位：MΩ）：

固態(tài)繼電器輸入端與輸出端，輸入端、輸出端散熱底板之間施加500VDC的電壓測量的電阻值。注意：不允許測量同一輸入（或輸出）電路引出端之間的絕緣電阻，測量之前應(yīng)先將它們短路。

電氣系統(tǒng)峰值（單位：V）：

在規(guī)定的環(huán)境條件下，固態(tài)繼電器輸入端開路，在輸出端的額定輸出電壓之上迭加特定波形和能量的電壓，試驗一分鐘。試驗后固態(tài)繼電器仍符合規(guī)定。

關(guān)斷時間（單位：ms):

從切除常開型固態(tài)繼電器輸入端電壓達(dá)到保證關(guān)斷電壓開始至輸出端電壓達(dá)到其電壓終變化90%為止的時間間隔。

導(dǎo)通時間（單位：ms):

從施加于常開型固態(tài)繼電器輸入端電壓達(dá)到保證接通電壓開始到輸出端電壓達(dá)到其電壓終變化的90%為止的時間間隔。

輸出端漏電流（單位：mA):

在輸入端沒有施加導(dǎo)通控制信號的情況下，流過輸出端之間大（有效值）斷態(tài)漏電流。通常是指整個溫度范圍內(nèi)在大的輸出額定電壓下的值。該值主要是輸出端緩沖器產(chǎn)生。

大通態(tài)電壓降（單位：V):

在規(guī)定的環(huán)境溫度下，輸出端滿負(fù)載電流跨于輸出端兩端所呈現(xiàn)的大（峰值）電壓降。

瞬態(tài)過壓（單位：PIV):

固態(tài)繼電器在維持其關(guān)斷狀態(tài)的同時，能夠承受而不致造成損壞或失誤的允許施加電壓的大偏離。超過該瞬態(tài)電壓可以使固態(tài)繼電器導(dǎo)通，若滿足電流條件則是非破性的。瞬態(tài)持續(xù)時間一般不做規(guī)定，可以在幾秒的數(shù)量級，受內(nèi)部偏值網(wǎng)絡(luò)功耗或電容器額定值的限制。

小斷態(tài)dv/dt（靜態(tài)）（單位：V/us):

在沒有施加導(dǎo)通控制信號時，固體繼電器輸出端（交流）能夠承受不致導(dǎo)通的電壓上升率。通常表達(dá)為大額定電壓下的小電壓上升率。

大重復(fù)性導(dǎo)通電壓峰值（單位；VRMS）：

在施加導(dǎo)通控制信號半周之后，在每一后續(xù)半周即要導(dǎo)通之前，跨于輸出端兩端所呈現(xiàn)的大（峰值）斷態(tài)電壓。這一參數(shù)對具有或不具有“零導(dǎo)通”特點的固態(tài)繼電器同樣適用。

大過零導(dǎo)通電壓（單位：VRMS）（也稱過零電壓）：

在施加導(dǎo)通控制信號之后，在每一后續(xù)半周即要導(dǎo)通之前，跨于輸出端兩端所呈現(xiàn)的大（峰值）斷態(tài)電壓。

功耗（在額定電流下）（單位：W）：

主要由于輸出半導(dǎo)體有效電壓降（功耗）而產(chǎn)生的大平均功耗。

大I2t（選擇熔絲用）（單位：A2s）：

固態(tài)繼電器承受大非重復(fù)性脈沖電流的能力，用于熔絲的選擇。

大過流(單位：A）：

在規(guī)定持續(xù)時間不允許流過的大瞬時電流，通常以1秒的有效值來表述。

大浪涌電流（非重復(fù)性）（單位：A）：

在規(guī)定持續(xù)時間不允許流過的大瞬時電流，持續(xù)時間的典型值為交流電的一個周期（10ms）通常規(guī)定為峰值以及電流對時間的曲線。

小負(fù)載電流（單位：mA）：

固態(tài)繼電器執(zhí)行規(guī)定工作所必須的小負(fù)載電流。它一般與大負(fù)載電流一并作為“工作電流范圍”列出。

大負(fù)載電流（單位：A）：

在規(guī)定的環(huán)境溫度下，固態(tài)繼電器的大穩(wěn)態(tài)負(fù)載電流能力，它還受散熱器和環(huán)境溫度條件的散熱限制。

輸出電壓范圍（單位：V）：

在規(guī)定的環(huán)境溫度下，施加于輸出端的電壓范圍，在該范圍固態(tài)繼電器繼續(xù)處于關(guān)斷或切換狀態(tài)，或換句話說執(zhí)行規(guī)定的狀態(tài)。線路的頻率值或包括在內(nèi)，或單位指明（交流）。

小輸入阻抗（單位：Ω）：

在給定電壓下的小阻抗。作為輸入電流的替代或補充，它確定輸入功率要求。

反極性電壓（僅適用于直流輸入）（單位；V）：

在規(guī)定的環(huán)境溫度下，能夠加在固態(tài)繼電器輸入端上而不致造成固態(tài)繼電器損壞的大允許反向電壓。該值一般確定為輸入電壓的上限值。

輸入電流（單位：mA）：

在規(guī)定的環(huán)境溫度下，施加規(guī)定的輸入電壓于固態(tài)繼電器輸入端，流入其輸入回路的電流值。

保證關(guān)斷電壓（單位：V）：

在規(guī)定的環(huán)境溫度下，施加于輸入端，當(dāng)輸入在該值或該值之下時能保證輸出端處于關(guān)斷狀態(tài)的電壓。

保證接通電壓（單位：V）：

在規(guī)定的環(huán)境溫度下，施加于輸入端，當(dāng)輸入在該值或該值之上時能保證輸出端處于導(dǎo)通狀態(tài)的電壓。

輸入電壓范圍（單位；V）：

在規(guī)定的環(huán)境溫度下，施加在輸入端，使輸出端維持“導(dǎo)通”狀態(tài)的電壓范圍。一般情況下直流輸入有：3-32VDC恒流輸入型和3-14VDC、10-40VDC阻性輸入型。交流輸入有：90-280VAC輸入型。輸入電壓的下限即為所謂的保證接通電壓，輸入電壓的上限即所謂的反極性電壓（僅適用于直流輸入）。