什么是固态继电器的工作原理 (2)

什么是固态继电器的工作原理 (2)

2.每个组件的功能：

下图是过零触发类型AC-SSR的内部示意图（图6.3）

R1是限流电阻，可限制输入信号电流并确保光耦合器不会损坏。LED用于显示输入控制信号的输入状态。该二极管 VD1用于防止光电耦合器从当被损坏正和负极输入信号的反转。光耦器OPT将输入和输出电路电隔离。三极管M1用作反相器，并且与晶闸管SCR构成过零检测电路同时，SCR晶闸管的工作状态由交流电压零检测晶体管M1决定。VD2~VD4构成全波整流桥（或全波二极管桥）UR。可以从SCR和UR获得用于接通三端双向可控硅开关BCR的双向触发脉冲。R6是用于保护BCR 的分流电阻。R7和C1构成浪涌吸收网络，以吸收电源中的尖峰电压或浪涌电流，以防止对开关电路的冲击或干扰。RT是一种热敏电阻，可作为过热保护器，防止固态继电器因温度过高而损坏。VDR是一种压敏电阻，用作限压器件，可在输出电路过压时钳位电压并吸收过量电流，以保护固态继电器。

3.工作过程：

AC过零固态继电器具有在电压过零时导通并在负载电流过零时关断的特性。

当光耦合器OPT关闭时（即OPT的控制端没有输入信号），M1通过从R2获得基极电流而饱和并导通，结果，栅极触发电压（UGT）晶闸管SCR被钳位到低电位并关闭。因此，三端双向可控硅BCR处于关断状态，因为在栅极控制端子R6上没有触发脉冲。
当输入控制信号施加在固态继电器的输入端上时，光电晶体管OPT导通（即OPT的控制端具有输入信号）。在电源电压被R2和R3分压后，如果A点的电压大于M1的过零电压（即VA> VBE1），则M1将处于饱和导通状态，SCR和BCR晶闸管都处于关闭状态。如果A点的电压小于M1的过零电压（即VA <VBE1），M1将处于截止状态，SCR将被触发导通，然后触发脉冲来自“R5” →在BCR的控制极上获得→UR→SCR→UR→R6“方向（或相反方向）以激活BCR，最后将负载连接到交流电源。
通过上述过程，可以理解，M1用作交流电压检测器，用于在负载电压过零时接通固态继电器，并在负载电流过零时断开固态继电器。并且由于过零检测器的功能，负载电路对负载的影响相应减小，并且控制回路中产生的射频干扰也大大减少。

4.过零定义：

这里需要解释什么是零交叉。在交流电流中，过零点是不存在电压的瞬时点，即AC波形的正半周期和负半周期之间的结点。在每个交流电循环中，通常会有两个过零点。如果电源在零交叉的瞬间切换，则不会产生电气干扰。当输入端子连接到控制信号并且输出交流电压过零时，AC固态继电器（配备过零控制电路）将处于ON状态; 相反，当控制信号关闭时，SSR处于OFF状态直到下一个过零。
另外，应该指出的是，固态继电器的过零实际上并不意味着电源电压波形的零伏特。图6.5是交流电压正弦波的一部分。根据AC开关元件的特性，图中的AC电压被分成对应于SSR输出电路的三个状态的三个区域。U1和U2分别代表开关元件的阈值电压和饱和电压。

  1）区域Ⅰ为死区（截止区域，截止区域或截止区域），电压范围绝对值为0~U1。在此区域中，即使添加了输入信号，也无法打开SSR开关。

  2）区域Ⅱ是响应区域（有效区域，切入区域，切入区域或开启区域），其电压范围绝对值为U1~U2。在该区域中，一旦输入信号被添加，SSR立即接通，并且输出电压随着电源电压的增加而增加。

  3）区域Ⅲ是抑制区域（饱和区域），其电压范围的绝对值大于U2。在该区域中，开关元件（晶闸管）处于饱和状态。并且固态继电器的输出电压将不再随着电源电压的增加而增加，但是电流随着电压的增加而增加，这可以看作是固态输出电路的内部短路状态。继电器，即固态继电器作为电子开关处于开启状态。

图6.6显示了过零固态继电器的I / O波形。并且由于晶闸管的性质，在输出端子的电压达到阈值电压（或触发电路的触发电压）之后，固态继电器将处于导通状态。然后，固态继电器在达到饱和电压后将处于实际接通状态，同时产生非常低的导通状态电压降。如果输入信号关闭，当负载电流低于晶闸管的保持电流或下一个AC换向点（即SSR继电器关闭后负载电流第一次通过零）时，固态继电器将关闭）。