什么是固态继电器的结构

什么是固态继电器的结构

固态继电器是四端子有源器件，四个端子中的两个是输入控制端子，另外两个端子是输出控制端子。虽然SSR开关的类型和规格很多，但它们的结构相似，主要由三部分组成（如图2.1所示）：输入电路（控制电路），驱动电路和输出电路（可控电路）。

输入电路：

固态继电器的输入电路，也称为控制电路，为输入控制信号提供回路，使控制信号成为固态继电器的触发源。根据输入电压的不同，输入电路可分为直流输入电路，交流输入电路和交直流输入电路三种。

DC输入电路可以进一步分为电阻输入电路和恒流输入电路。

  1）电阻输入电路，其输入电流随输入电压的增加而线性增加，反之亦然。如果控制信号具有固定的控制电压，则应选择电阻输入电路。

  2）恒流输入电路。当恒流输入电路的输入电压达到一定值时，随着电压的增加，电流不再明显增加。此功能允许在相当宽的输入电压范围内使用恒定电流输入固态继电器。例如，当控制信号的电压变化范围很大（例如，3~32V）时，建议使用带恒流输入电路的直流固态继电器，以确保直流固态继电器可以可靠地工作。整个输入电压范围。

这些输入控制电路中的一些具有正负逻辑控制，反相和其他功能，以及逻辑电路的兼容性。因此，固态继电器可以很容易地连接到TTL电路（晶体管 - 晶体管逻辑电路），CMOS电路（互补金属氧化物半导体电路），DTL电路（二极管 - 晶体管逻辑电路）和HTL电路（高阈值逻辑电路）。目前，DTL已逐渐被TTL取代，HTL已被CMOS取代。如果使用脉冲宽度调制信号（PWM）作为输入信号，则交流负载电源的ON / OFF开关频率应设置为小于10Hz，否则AC SSR输出电路的输出开关速率不能保持用它。

驱动电路：

固态继电器的驱动电路包括三个部分：隔离耦合电路，功能电路和触发电路。但是，根据固态继电器的实际需要，可能只包括这些部件中的一个/两个。

1.隔离耦合电路：

固态继电器的I / O电路（输入/输出电路）的隔离和耦合方法目前使用两种方式，光耦合器电路和高频变压器电路。

  1）光电耦合器（也称为光电耦合器，光耦合器，光隔离器或光隔离器）采用红外LED（发光二极管）和光学传感器进行不透明封装，实现“控制侧”和“负载侧”之间的隔离控制，因为除光束外，“光发射器”和“光传感器”之间没有电气连接或物理连接。“源 - 传感器”组合的类型通常包括：“LED-光电晶体管”（光电晶体管耦合器），“LED-Triac”（光电耦合器耦合器）和“LED-光电二极管阵列”（光电二极管堆栈用于驱动一对MOSFET或IGBT）。

  2）高频变压器耦合电路使用高频变压器将输入端的控制信号转换为输出端的驱动信号。详细过程是，输入控制信号产生一个自振荡的高频信号，通过变压器铁心传输到变压器次级，经过检测 / 整流电路和逻辑电路处理后，信号最终变为驱动信号以驱动触发电路。

2.功能电路：

该功能电路可包括各种功能电路，例如检测电路，整流电路，零交叉电路，加速电路，保护电路，显示电路等

3.触发电路：

该触发电路用于提供一个触发信号到输出电路。

输出电路：

固态继电器的输出电路由触发信号控制，以实现负载电源的开/关切换。

输出电路主要由输出元件（芯片）和吸收环（用作瞬态抑制器）组成，有时包括反馈电路。到目前为止，固态继电器的输出组件主要包括：  双极结型晶体管（双极晶体管或BJT，分为两种类型，PNP和NPN），晶闸管（可控硅整流器或SCR），三端双向可控硅（双向三极管，双向晶闸管，双向可控整流器或BCR），金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET），绝缘栅双极晶体管（IGBT），碳化硅MOSFET（SIC MOSFET，一种宽带隙 晶体管具有工业级最高工作结温200°C，低功耗和紧凑尺寸）等特点。

固态继电器的输出电路可分为三种类型：直流输出电路，交流输出电路和交流/直流输出电路。DC输出电路通常使用双极元件（例如IGBT或MOSFET）作为输出元件，AC输出电路通常使用两个晶闸管或一个三端双向可控硅开关作为输出元件。