固態(tài)繼電器工作原理

固態(tài)繼電器由光電耦合接口電路、觸發(fā)電路、開(kāi)關(guān)電路等部分組成。

1、光電耦合接口電路

光電偶合可以實(shí)現(xiàn)電路之間的電氣隔離，且具有動(dòng)作靈敏、響應(yīng)速度高、輸入/輸出端間的絕緣(耐壓)等級(jí)高、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。光電耦合是將發(fā)光元件和光敏元件組合在一起，通過(guò)發(fā)光元件把電轉(zhuǎn)換成光，再利用光敏元件的光感特性將光轉(zhuǎn)換成電。常用的光電耦合電路如圖1所示。

沒(méi)有按壓按鈕SB之前，輸入回路斷開(kāi)，相當(dāng)于無(wú)信號(hào)輸入，發(fā)光二極管V_D因沒(méi)有電流流過(guò)而不發(fā)光，光敏三極管V_T為截止?fàn)顟B(tài)，輸出電壓U_o=0（低電平“0”）；當(dāng)按壓按鈕SB時(shí)，接通輸入電路，發(fā)光二極管V_D有電流流過(guò)而發(fā)光，光敏三極管因受到光照而有電流流過(guò)，并使三極管飽和導(dǎo)通，輸出電壓U_o=+5V（高電平“1”）。從而實(shí)現(xiàn)光電耦合并將按鈕信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)。

2、固體繼電器

固態(tài)繼電器(Solid  State  Relays)用字母“SSR”表示，這是一種全部由固態(tài)電子元件組成的無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)器件，由于這種器件利用了三極管、雙向可控硅等半導(dǎo)體的開(kāi)關(guān)特性，因而可達(dá)到無(wú)觸點(diǎn)無(wú)火花地接通和斷開(kāi)電路的目的，故又被稱為“無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)”，這種無(wú)觸點(diǎn)工作特性的元件，被廣范的應(yīng)用于電控系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)控制領(lǐng)域。

（1）固態(tài)繼電器的原理及結(jié)構(gòu)

SSR按使用場(chǎng)合可以分成交流型和直流型兩類，分別作為交流電路的開(kāi)關(guān)和直流電路的開(kāi)關(guān)，兩種元件不能混用。交流型SSR工作原理框圖如圖2所示。

圖中的部件①~④構(gòu)成交流SSR的主體。由于，SSR只有兩個(gè)輸入端(A和B)及兩個(gè)輸出端(C和D)，所以是一種四端器件。工作時(shí)只要在A、B端加上一定的控制信號(hào)，就可以控制C、D兩端之間的“通”和“斷”，從而實(shí)現(xiàn)“開(kāi)關(guān)”的功能。

圖中利用了光電耦合電路①，其功能是將A、B端輸入的控制信號(hào)變?yōu)殚_(kāi)關(guān)信號(hào)（數(shù)字信號(hào)），這樣可使SSR的輸入端很容易做到與任何輸入信號(hào)相匹配，故可直接與計(jì)算機(jī)輸入、輸出接口相接，即受邏輯電平“1”與“0”的控制。

觸發(fā)電路②的功能是產(chǎn)生符合要求的觸發(fā)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)電路④工作，過(guò)零控制電路③的作用是：當(dāng)AB端加入控制信號(hào)時(shí)，即使交流電壓過(guò)零，SSR也為導(dǎo)通狀態(tài)；只有當(dāng)斷開(kāi)AB端的控制信號(hào)后，SSR在交流電過(guò)零(零電位)時(shí)，才轉(zhuǎn)換為斷開(kāi)狀態(tài)。這樣可防止電路在開(kāi)、關(guān)過(guò)程中產(chǎn)生的高次諧波對(duì)電網(wǎng)形成污染。

吸收電路⑤是為防止從電源中傳來(lái)的尖峰、浪涌電壓對(duì)開(kāi)關(guān)器件雙向可控硅管的沖擊和干擾(甚至誤動(dòng)作)而設(shè)，一般采用R-C串聯(lián)電路或非線性電阻(壓敏電阻器)組成吸收電路。圖3是一種典型的交流型SSR的工作原理圖。