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固态继电器使用时注意事项

封装和安装形式 卧式W型、立式L型,体积小适用于印制板直接焊接安装。立式L2型,既能适合于线路板焊接安装,也能适用于线路板上插接安装。在选用小电流规格印刷电路板使用的固

封装和安装形式

卧式W型、立式L型,体积小适用于印制板直接焊接安装。立式L2型,既能适合于线路板焊接安装,也能适用于线路板上插接安装。在选用小电流规格印刷电路板使用的固态继电器时,因引线端子为高导热材料制成,焊接时应在温度小于250℃、时间小于10S的条件下进行,如考虑周围温度的原因,必要时可考虑降额使用,一般将负载电流控制在额定值的1/2以内使用。

K型及F型,适合散热器及仪器底板安装。大功率SSR(K型和F型封装)安装时,应注意散热器接触面应平整,并需涂复导热硅脂(美宝T-50)。安装力矩愈大,接触热阻愈小。大电流引出线,需配冷压焊片,以减少引出线接点电阻。

负载与SSR的选择

SSR对一般的负载应是没有问题的,但也必须考虑一些特殊的负载条件,以避免过大的冲击电流和过电压,对器件性能造成不必要的损坏。白炽灯、电炉等类的“冷阻”特性,造成开通瞬间的浪涌电流,超过额定工作电流值数倍。一般普通型SSR,可按电流值的2/3选用。增强型SSR,可按厂商提供的参数选用。在恶劣条件下的工业控制现场,建议留有足够的电压、电流余量。

某些类型的灯,在烧断瞬间会出现低阻抗。气化和放电通道以及容性负载,如切换电容器组或电容器电源,会造成类似短路状态。可在线路中进一步串联电阻或电感,作为限流措施。电机的开启和关闭,也会产生较大的冲击电流和电压。中间继电器、电磁阀吸合不可靠时引起的抖动,以及电容换向式电机换向时,电容电压 和电源电压的叠加会在SSR两端产生二倍电源的浪涌电压。

控制变压器初级时,也应考虑次级线路上的瞬态电压对初级的影响。此外,变压器也有可能因为两个方向电流不对称,造成饱和引起的浪涌电流异常现象。上述情况,使SSR在特殊负载的应用,多少变得有点复杂。可行的办法,就是通过示波器去测量可能引起的浪涌电流和电压,从而选用合适的SSR和保护措施。

被控负载在接通瞬间会产生很大的浪涌电流,由于热量来不及散发,很可能使SSR内部可控硅损坏,所以用户在选用继电器时应对被控负载的浪涌特性进行分析,然后再选择继电器。使继电器在保证稳态工作前提下能够承受这个浪涌电流,选择时可参考表2各种负载时的降额系数(常温下)。

如所选用的继电器需在工作较频繁、寿命以及可靠性要求较高的场合工作时,则应在表2的基础上再乘以0.6以确保工作可靠。

一般在选用时遵循上述原则,在低电压要求信号失真小可选用采用场效应管作输出器件的直流固态继电器;如对交流阻性负载和多数感性负载,可选用过零型继电器,这样可延长负载和继电器寿命,也可减小自身的射频干扰。如作为相位输出控制时,应选用随机型固态继电器。

过热问题

SSR在导通时,元件将承受P=V(管压降)×I(负载)的耗散功率,其中V有效值和I有效值分别为饱和压降和工作电流的有效值。固态继电器的负载能力受环境温度和自身温升的影响较大,需依据实际工作环境条件,严格参照额定工作电流时允许的外壳温升(75℃),合理选用散热器尺寸或降低电流使用,在安装使用过程中,应保证其有良好的散热条件,否则将因过热引起失控,甚至造成产品损坏。

一般而言,10A以下,可采用散热条件良好的仪器底板,额定工作电流在10A以上的产品应配散热器,30A以下,采用自然风冷,连续负载电流大于30A时,需采用仪器风扇强制风冷,100A以上的产品应配散热器加风扇强冷。在安装时应注意继电器底部与散热器的良好接触 ,并考虑涂适量导热硅脂以达到最佳散热效果。如继电器长期工作在高温状态下(40℃~80℃)时,用户可根据厂家提供的最大输出电流与环境温度曲线数据,考虑降额使用来保证正常工作。

固态继电器发热原因:

固态继电器即在正常工作的时候,在其内部芯片上存在一定的功率损耗,这个损耗功率主要由固态继电器输出电压降与负载电流乘积决定,以发热的形式消耗掉。因此散热的好坏直接影响到固态继电器工作的可靠性,优良的热学设计可避免由于散热不良造成的失败和损坏。

三相固态继电器

过流、过压保护

在继电器使用时,因过流和负载短路会造成SSR固态继电器内部输出可控硅永久损坏,可考虑在控制回路中增加快速熔断器和空气开关予以保护型(选择继电器应选择产品输出保护,内置压敏电阻吸收回路和RC缓冲器,可吸收浪涌电压和提高dv/dt耐量);快速熔断器和空气开关,是通用的过电流保护方法。快速熔断器可按额定工作电流的1.2倍选择,一般小容量可选用保险丝。特别注意负载短路,是造成SSR产品损坏的主要原因。

感性及容性负载,除内部RC电路保护外,建议采用压敏电阻并联在输出端,作为组合保护。金属氧化锌压敏电阻(MOV)面积大小决定吸收功率,厚度决定保护电压值。交流220V的SSR,选用MYH12-430V的压敏电阻;380V选用MYH12-750V压敏电阻;较大容量的电机变压器应选用MYH20或MYH2024通流容量大的压敏电阻。选用原则是220V选用500V-600V压敏电阻,380V时可选用800V-900V压敏电阻。

输入回路

SSR按输入控制方式,可分为电阻型、恒流源和交流输入控制型。目前主要提供的,是供5V TTL电平用电阻输入型。使用其他控制电压时,可相应选用限流电阻。SSR输入属于电流型器件,当输入端光耦可控硅完全导通后(微秒数量级),触发功率可控硅导通。当激励不足或斜波式的触发电压,有可能造成功率可控硅处于临界导通边缘,并造成主负载电流流经触发回路引起的损坏。 在使用时因输入电压过高或输入电流过大超出其规定的额定参数时,可考虑在输入端串接分压电阻或在输入端口并接分流电阻,以使输入信号不超过其额定参数值。

例如:基本性能测试电路,输入为可调电压源,测试负载用100W灯泡,输入触发信号应为阶跃逻辑电平,强触发方式。国外厂商提供的器件标准电流为10mA,考虑到全温度工作范围(-40~+70℃),发光效率稳定和抗干扰能力,推荐最佳直流触发工作电流在12~25mA之间。

SSR输入端可并联或串联驱动。串联使用时,一个SSR按4V电压考虑,12V电压可驱动3个SSR。在具体使用时,控制信号和负载电源要求稳定,波动不应大于10%,否则应采取稳压措施。

干扰

在安装使用时应远离电磁干扰,射频干扰源,以防继电器误动失控。SSR产品也是一种干扰源,导通时会通过负载产生辐射或电源线的射频干扰,干扰程度随负载大小而不同。白炽灯电阻类负载产生的干扰较小,零压型在交流电源的过零区(即零电压)附近导通,因此干扰也较小。减少的方法是在负载串联电感线圈。另外,信号线与功率线之间,也应避免交叉干扰。

安全及其他

固态继电器开路且负载端有电压时,输出端会有一定的漏电流,在使用或设计时应注意防止触电。固态继电器失效更换时,应尽量选用原型号或技术参数完全相同的产品,以便与原应用线路匹配,保证系统的可靠工作。

 

 

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