5.固態(tài)繼電器在應(yīng)用中一些問題的探討
5.1基本單元電路
如圖5a所示為穩(wěn)定的阻性負載，為了防止輸入電壓超過額定值，需設(shè)置一限流電阻Rx；當(dāng)負載為非穩(wěn)定性負載或感性負載時，在輸出回路中還應(yīng)附加一個瞬態(tài)抑制電路，如圖5b所示，目的是保護固態(tài)繼電器。通常措施是在繼電器輸出端加裝RC吸收回路(例如：R=150 Ω，C=0.5 μF或R=39 Ω，C=0.1 μF)，它可以有效的抑制加至繼電器的瞬態(tài)電壓和電壓指數(shù)上升率dv/dt。在設(shè)計電路時，建議用戶根據(jù)負載的有關(guān)參數(shù)和環(huán)境條件，認真計算和試驗RC回路的選值。另一個常用的措施是在繼電器輸出端接入具有特定鉗位電壓的電壓控制器件，如雙向穩(wěn)壓二極管或壓敏電阻(MOV)。壓敏電阻電流值應(yīng)按下式計算：
Imov=(Vmax-Vmov)/ZS
其中ZS為負載阻抗、電源阻抗以及線路阻抗之和，Vmax、Vmov分別為最高瞬態(tài)電壓、壓敏電阻的標(biāo)稱電壓，對于常規(guī)的220V和380V的交流電源，推薦的壓敏電阻的標(biāo)稱電壓值分別為440-470V和760-810V。
在交流感性負載上并聯(lián)RC電路或電容，也可抑制加至SSR輸出端的瞬態(tài)電壓和電壓指數(shù)上升率。
但實驗表明，RC吸收回路，特別是并聯(lián)在SSR輸出端的RC吸收回路，如果和感性負載組合不當(dāng)，容易導(dǎo)致振蕩，在負載電源上電或繼電器切換時，加大繼電器輸出端的瞬變電壓峰值，增大SSR誤導(dǎo)通的可能性，所以，對具體應(yīng)用電路應(yīng)先進行試驗，選用合適的RC參數(shù)，甚至有時不用RC吸收電路更有利。
對于容性負載引起的浪涌電流可用感性元件抑制，如在電路中引入磁干擾濾波器、扼流圈等，以限制快速上升的峰值電流。
另外，如果輸出端電流上升變化率(di/dt)很大，可以在輸出端串聯(lián)一個具有高磁導(dǎo)率的軟化磁芯的電感器加以限制。
通常SSR均設(shè)計為“常開”狀態(tài)，即無控制信號輸入時，輸出端是開路的，但在自動化控制設(shè)備中經(jīng)常需要“常閉”式的SSR，這時可在輸入端外接一組簡單的電路，如圖5c所示，這時即為常閉式SSR。
5.2多功能控制電路
圖6a為多組輸出電路，當(dāng)輸入為“0”時，三極管BG截止，SSR1、SSR2、SSR3的輸入端無輸入電壓，各自的輸出端斷開；當(dāng)輸入為“1”時，三極管BG導(dǎo)通，SSR1、SSR2、SSR3的輸入端有輸入電壓，各自的輸出端接通，因而達到了由一個輸入端口控制多個輸出端“通”、“斷”的目的。
圖6b為單刀雙擲控制電路，當(dāng)輸入為“0”時，三極管BG截止，SSR1輸入端無輸入電壓，輸出端斷開，此時A點電壓加到SSR2的輸入端上(UA-UDW應(yīng)使SSR2輸出端可靠接通)，SSR2的輸出端接通；當(dāng)輸入為“1”時，三極管BG導(dǎo)通，SSR1輸入端有輸入電壓，輸出端接通，此時A點雖有電壓，但UA-UDW的電壓值已不能使SSR2的輸出端接通而處于斷開狀態(tài)，因而達到了“單刀雙擲控制電路”的功能(注意：選擇穩(wěn)壓二極管DW的穩(wěn)壓值時，應(yīng)保證在導(dǎo)通的SSR1“+”端的電壓不會使SSR2導(dǎo)通，同時又要兼顧到SSR1截止時期“+”端的電壓能使SSR2導(dǎo)通)。
5.3用計算機控制電機正反轉(zhuǎn)的接口及驅(qū)動電路
圖7計算機控制單相交流電機正反轉(zhuǎn)的接口及驅(qū)動電路，在換向控制時，正反轉(zhuǎn)之間的停滯時間應(yīng)大于交流電源的1.5個周期(用一個“下降沿延時”電路來完成)，以免換向太快而造成線間短路。電路中繼電器要選用阻斷電壓高于600 V和額定電壓為380 V以上的交流固態(tài)繼電器。
為了限制電機換向時電容器的放電電流，應(yīng)在各回路中外加一只限流電阻Rx，其阻值和功率可按下式計算：
Rx=0.2×VP/IR(Ω), P=Im2Rx
其中：VP—電源峰值電壓(V)；IR—固態(tài)繼電器額定電流(A)；Im—電機運轉(zhuǎn)電流(A)；P—限流電阻功率(W)
圖8計算機控制三相交流電機正反轉(zhuǎn)的接口及驅(qū)動電路，圖中采用了4個與非門，用二個信號通道分別控制電動機的起動、停止和正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)。當(dāng)改變電動機轉(zhuǎn)動方向時，給出指令信號的順序應(yīng)是“停止—反轉(zhuǎn)—起動”或“停止—正轉(zhuǎn)—起動”。延時電路的最小延時不小于1.5個交流電源周期。其中RD1、RD2、RD3為熔斷器。當(dāng)電機允許時，可以在R1-R4位置接入限流電阻，以防止當(dāng)萬一兩線間的任意二只繼電器均誤接通時，限制產(chǎn)生的半周線間短路電流不超過繼電器所能承受的浪涌電流，從而避免燒毀繼電器等事故，確保安全性；但副作用是正常工作時電阻上將產(chǎn)生壓降和功耗。該電路建議采用額定電壓為660 V或更高一點的SSR產(chǎn)品。
3.SSR應(yīng)用電路
用于單電源移相觸發(fā)電路的隨機型SSR調(diào)壓電路如圖9所示，圖10直流SSR控制電路。利用圖11所示的分相電機制動控制電路可以對小功率電機(小于1馬力)進行快停與啟動控制，其中SSR的負載電壓額定值應(yīng)是電網(wǎng)電壓的2倍。
對于1/8馬力電機，圖11中的R1應(yīng)為10Ω(2W)、R2為250Ω(25W)，C1為10μF(300V)、C2為3.75μF(330V)。
利用SSR還可以組成很多電路，如三相負載控制電路、三相感應(yīng)電機的正反轉(zhuǎn)控制電路等。
6.結(jié)束語
由前述可以看到SSR的性能與電磁式繼電器相比有著很多的優(yōu)越性，特別易于實現(xiàn)計算機的編程控制，因此使得控制的實現(xiàn)更加方便、靈活。但它也存在一些弱點，如：導(dǎo)通電阻(幾Ω—幾十Ω)、通態(tài)壓降(小于2 V)、斷態(tài)漏電流(5—10mA)等的存在，易發(fā)熱損壞；截止時存在漏電阻，不能使電路完全分開；易受溫度和輻射的影響，穩(wěn)定性差；靈敏度高，易產(chǎn)生誤動作；在需要聯(lián)鎖、互鎖的控制電路中，保護電路的增設(shè)，使得成本上升、體積增大。因此，對于SSR具有的獨特性能，必須正確的理解和謹慎使用，方能發(fā)揮其獨特的性能，并確保SSR無故障的工作。
