pilz固態(tài)繼電器的優(yōu)缺點

pilz固態(tài)繼電器的其它的繼電器比起來PILZ繼電器的優(yōu)點有很多，具體的有哪此，我這里一一的給大家例出來:
  （1）高壽命，高可靠:SSR沒有機械零部件，有固體器件完成觸點功能，由于沒有運動的零部件，因此能在高沖擊，振動的環(huán)境下工作，由于組成固態(tài)繼電器的元器件的固有特性，決定了固態(tài)繼電器的壽命長，可靠性高。
  （2）靈敏度高，控制功率小，電磁兼容性好:固態(tài)繼電器的輸入電壓范圍較寬，驅動功率低，可與大多數(shù)邏輯集成電路兼容不需加緩沖器或驅動器。
  （3）快速轉換:固態(tài)繼電器因為采用固體器件，所以切換速度可從幾毫秒至幾微妙。
  （4）電磁干擾小:固態(tài)繼電器沒有輸入"線圈"，沒有觸點燃弧和回跳，因而減少了電磁干擾。大多數(shù)交流輸出固態(tài)繼電器是一個零電壓開關，在零電壓處導通，零電流處關斷，減少了電流波形的突然中斷，從而減少了開關瞬態(tài)效應。
  2、固態(tài)繼電器的缺點
  （1）導通后的管壓降大，可控硅或雙相控硅的正向降壓可達1~2V，大功率晶體管的飽和壓漿液災1~2V之間，一般功率場效應管的導通電祖也較機械觸點的接觸電阻大。
  （2）半導體器件關斷后仍可有數(shù)微安至數(shù)毫安的漏電流，因此不能實現(xiàn)理想的電隔離。
  （3）由于管壓降大，導通后的功耗和發(fā)熱量也大，大功率固態(tài)繼電器的體積遠遠大于同容量的電磁繼電器，成本也較高。
  （4）電子元器件的溫度特性和電子線路的抗干擾能力較差，耐輻射能力也較差，如不采取有效措施，則工作可靠性低。
  （5）固態(tài)繼電器對過載有較大的敏感性，必須用快速熔斷器或RC阻尼電路對其進行過在保護。固態(tài)繼電器的負載與環(huán)境溫度明顯有關，溫度升高，負載能力將迅速下降。
  （6）主要不足是存在通態(tài)壓降（需相應散熱措施），有斷態(tài)漏電流，交直流不能通用，觸點組數(shù)少，另外過電流、過電壓及電壓上升率、電流上升率等指標差。
  固態(tài)繼電器的工作 
  它是用半導體器件代替?zhèn)鹘y(tǒng)電接點作為切換裝置的具有繼電器特性的無觸點開關器件，單相SSR為四端有源器件，其中兩個輸入控制端，兩個輸出端，輸入輸出間為光隔離，輸入端加上直流或脈沖信號到一定電流值后，輸出端就能從斷態(tài)轉變成通態(tài)。
  交流固態(tài)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(lián)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。
  pilz固態(tài)繼電器 SSR固態(tài)繼電器以觸發(fā)形式,可分為零壓型(Z)和調(diào)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(nèi)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(qū)時,SSR才能導通,并有可能造成電源半個周期的zui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。 先鋒公司電子廠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(nèi)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(tài),此時只受靜態(tài)電壓上升率所限制(典型值200V/ s),因此 增強型固態(tài)繼電器HS系列比普通型SSR的換向dv/dt指標提高了5 20倍。由于采用兩只大功率單向可控硅反并聯(lián),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(chǎn)品的可靠性,均超過普通固態(tài)繼電器,并達到了進口產(chǎn)品的基本指標,是替代普通固態(tài)繼電器的更新產(chǎn)品。 
  PILZ固態(tài)繼電器的應用 
  S系列固態(tài)繼電器,HS系列增強型固態(tài)繼電器、可以廣泛用于:計算機外圍接口裝置,恒溫器和電阻爐控制、交流電機控制、中間繼電器和電磁閥控制、復印機和全自動洗衣機控制、信號燈交通燈和閃爍器控制、照明和舞臺燈光控制、數(shù)控機械遙控系統(tǒng)、自動消防和保安系統(tǒng)、大功率可控硅觸發(fā)和工業(yè)自動化裝置等。pilz固態(tài)繼電器在應用中需要考慮下述問題。
  1.器件的發(fā)熱 
  SSR在導通時,元件將承受P耗=V有€譏有的熱耗散功率,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。此時,需依據(jù)實際工作環(huán)境條件,嚴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,否則將因過熱引起失控,甚至造成產(chǎn)品損壞。 
  在線路板上使用,連續(xù)負載電流2 3A時,可選用S€?3,S€?4產(chǎn)品,時,可選用S€?08W3封裝產(chǎn)品。10A以下,可采用散熱條件良好的儀器底板。10A以上,需配散熱器。30A以下,采用自然風冷,連續(xù)負載電流大于30A時,需采用儀器風扇強制風冷。
  2.封裝和安裝形式 
  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。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,應注意散熱器接觸面應平整,并需涂復導熱硅脂(先鋒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。
  3.pilz繼電器輸入端驅動 
  SSR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5V TTL電平用電阻輸入型。使用其他控制電壓時,可相應選用限流電阻。SSR輸入屬于電流型器件,當輸入端光耦可控硅*導通后(微秒數(shù)量級),觸發(fā)功率可控硅導通。當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通邊緣,并造成主負載電流流經(jīng)觸發(fā)回路引起的損壞。 
  例如基本性能測試電路,輸入為可調(diào)電壓源,測試負載用100W燈泡,輸入觸發(fā)信號應為階躍邏輯電平,強觸發(fā)方式。國外廠商提供的器件標準電流為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)驅動。串聯(lián)使用時,一個SSR按4V電壓考慮,12V電壓可驅動3個SSR。
  4.干擾問題 
  SSR產(chǎn)品也是一種干擾源,導通時會通過負載產(chǎn)生輻射或電源線的射頻干擾,干擾程度隨負載大小而不同。白熾燈電阻類負載產(chǎn)生的干擾較小,零壓型在交流電源的過零區(qū)(即零電壓)附近導通,因此干擾也較小。減少的方法是在負載串聯(lián)電感線圈。另外,信號線與功率線之間,也應避免交叉干擾。 
  5.過流/過壓保護 
  快速熔斷器和空氣開關,是通用的過電流保護方法?？焖偃蹟嗥骺砂搭~定工作電流的1.2倍選擇,一般小容量可選用保險絲。特別注意負載短路,是造成SSR產(chǎn)品損壞的主要原因。感性及容性負載,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、 12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選用MYH20、24通流容量大的壓敏電阻。
  6.關于負載的考慮 
  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(shù)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(shù)選用。在惡劣條件下的工業(yè)控制現(xiàn)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(xiàn)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(tài)。可在線路中進一步串聯(lián)電阻或電感,作為限流措施。電機的開啟和關閉,也會產(chǎn)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(chǎn)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(tài)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(xiàn)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。 
  pilz固態(tài)繼電器應用實例 
  1.調(diào)壓應用 
  P型SSR調(diào)壓,可采用外配移相電路來實現(xiàn)。例如,TW-702控溫儀的觸發(fā)系統(tǒng),國產(chǎn)SDKC-05單電源調(diào)相集成電路(見圖2)。在計算機上,通常采用PIO經(jīng)驅動級的位控方式,利用50Hz電網(wǎng)電源的過零中斷,經(jīng)CTC計時,控制導通角,以達到調(diào)壓之目的。
  2.交流調(diào)功應用 
  “交流調(diào)功”是一種Z型SSR普遍采用的方法,也能實現(xiàn)PID調(diào)節(jié)。即在固定周期內(nèi),控制交流正弦電流半波個數(shù),達到調(diào)功目的。模擬電路常采用電壓比較器,將一個固定周期的鋸齒電壓和來自前級誤差電壓作比較,輸出方波實現(xiàn)調(diào)節(jié),如圖3所示。在計算機上采用計時算法,產(chǎn)生占空比可調(diào)的方波脈沖擊來實現(xiàn)。例如日本的SHIMADEW和OMRON公司的SR22、FD20、E5系列智能化控溫產(chǎn)品,配合Z型SSR,實現(xiàn)自適應“自動翻轉”控制,即通過計算機產(chǎn)生擾動,算出*PID控制參數(shù)。
  3.pilz三相電流控制 
  HS系列SSR產(chǎn)品,可直接用于三相電機的控制。zui簡單的方法,是采用2只SSR作電機通斷控制,4只SSR作電機換相控制,第三相不控制。 
  作為電機換向時應注意,由于電機的運動慣性,必須在電機停穩(wěn)后才能換向,以避免產(chǎn)生類似電機堵轉情況,引起的較大沖擊電壓和電流。在控制電路設計上,要注意任何時刻都不應產(chǎn)生換相SSR同時導通的可能性。上下電時序,應采用先加后斷控制電路電源,后加先斷電機電源的時序。換向SSR之間,不能簡單地采用反相器連接方式,以避免在導通的SSR未關斷,另一相SSR導通引起的相間短路事故。此外,電機控制中的保險、缺相和溫度繼電器,也是保證系統(tǒng)正常工作的保護裝置。