德國(guó)PILZ皮爾茲繼電器的保養(yǎng)方法

如何使用戶的驅(qū)動(dòng)電路與固態(tài)繼電器的輸入特性相匹配

一般來講，固態(tài)繼電器的輸入控制電壓為3.2—32V?？刂齐娏鳛?—30mA.通常1—2的SSR輸入回路不是恒流源電路，輸入控制電壓為4—16V?？刂齐娏鳛?—20mA.較大額定電流的SSR輸入電路均接有恒流源電路。輸入控制電壓在3.2—32V均可。在三相電路里，如果用戶將三個(gè)SSR的輸入端串聯(lián)的話，那么希望提供大于12V的控制電壓；如果將三個(gè)SSR的輸入端并聯(lián)使用的話，那么驅(qū)動(dòng)電流要保證50mA。單個(gè)SSR使用，驅(qū)動(dòng)電流不要設(shè)計(jì)在4—5mA的臨界狀態(tài)下至少要大于6mA。

安裝方法

臥式W型、立式L型，體積小適用于印制板直接焊接安裝。立式L2型，既能適合于線路板焊接安裝，也能適用于線路板上插接安裝。在選用小電流規(guī)格印刷電路板使用的固態(tài)繼電器時(shí)，因引線端子為高導(dǎo)熱材料制成，焊接時(shí)應(yīng)在溫度小于250℃、時(shí)間小于10S的條件下進(jìn)行，如考慮周圍溫度的原因，必要時(shí)可考慮降額使用，一般將負(fù)載電流控制在額定值的1/2以內(nèi)使用。

K型及F型，適合散熱器及儀器底板安裝。大功率SSR(K型和F型封裝）安裝時(shí)，應(yīng)注意散熱器接觸面應(yīng)平整，并需涂復(fù)導(dǎo)熱硅脂（美寶T-50）。安裝力矩愈大,接觸熱阻愈小。大電流引出線，需配冷壓焊片，以減少引出線接點(diǎn)電阻。

操作方法

輸入回路

固態(tài)繼電器按輸入控制方式，可分為電阻型、恒流源和交流輸入控制型。目前主要提供的，是供5VTTL電平用電阻輸入型。使用其他控制電壓時(shí)，可相應(yīng)選用限流電阻。SSR輸入屬于電流型器件，當(dāng)輸入端光耦可控硅*導(dǎo)通后（微秒數(shù)量級(jí)），觸發(fā)功率可控硅導(dǎo)通。當(dāng)激勵(lì)不足或斜波式的觸發(fā)電壓，有可能造成功率可控硅處于臨界導(dǎo)通邊緣，并造成主負(fù)載電流流經(jīng)觸發(fā)回路引起的損壞。在使用時(shí)因輸入電壓過高或輸入電流過大超出其規(guī)定的額定參數(shù)時(shí)，可考慮在輸入端串接分壓電阻或在輸入端口并接分流電阻，以使輸入信號(hào)不超過其額定參數(shù)值。

例如：基本性能測(cè)試電路，輸入為可調(diào)電壓源，測(cè)試負(fù)載用100W燈泡，輸入觸發(fā)信號(hào)應(yīng)為階躍邏輯電平，強(qiáng)觸發(fā)方式。國(guó)外廠商提供的器件標(biāo)準(zhǔn)電流為10mA，考慮到全溫度工作范圍（-40~+70℃），發(fā)光效率穩(wěn)定和抗干擾能力，推薦直流觸發(fā)工作電流在12~25mA之間。

SSR輸入端可并聯(lián)或串聯(lián)驅(qū)動(dòng)。串聯(lián)使用時(shí)，一個(gè)SSR按4V電壓考慮，12V電壓可驅(qū)動(dòng)3個(gè)SSR。在具體使用時(shí)，控制信號(hào)和負(fù)載電源要求穩(wěn)定，波動(dòng)不應(yīng)大于10%，否則應(yīng)采取穩(wěn)壓措施。

干擾

在安裝使用時(shí)應(yīng)遠(yuǎn)離電磁干擾，射頻干擾源，以防繼電器誤動(dòng)失控。SSR產(chǎn)品也是一種干擾源，導(dǎo)通時(shí)會(huì)通過負(fù)載產(chǎn)生輻射或電源線的射頻干擾，干擾程度隨負(fù)載大小而不同。白熾燈電阻類負(fù)載產(chǎn)生的干擾較小，零壓型在交流電源的過零區(qū)（即零電壓）附近導(dǎo)通，因此干擾也較小。減少的方法是在負(fù)載串聯(lián)電感線圈。另外，信號(hào)線與功率線之間，也應(yīng)避免交叉干擾。

主要問題

固態(tài)繼電器開路且負(fù)載端有電壓時(shí)，輸出端會(huì)有一定的漏電流，在使用或設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意防止觸電。固態(tài)繼電器失效更換時(shí)，應(yīng)盡量選用原型號(hào)或技術(shù)參數(shù)*相同的產(chǎn)品，以便與原應(yīng)用線路匹配，保證系統(tǒng)的可靠工作。

過熱

SSR在導(dǎo)通時(shí)，元件將承受P=V（管壓降）×I（負(fù)載）的耗散功率，其中V有效值和I有效值分別為飽和壓降和工作電流的有效值。固態(tài)繼電器的負(fù)載能力受環(huán)境溫度和自身溫升的影響較大，需依據(jù)實(shí)際工作環(huán)境條件，嚴(yán)格參照額定工作電流時(shí)允許的外殼溫升（75℃），合理選用散熱器尺寸或降低電流使用，在安裝使用過程中,應(yīng)保證其有良好的散熱條件，否則將因過熱引起失控，甚至造成產(chǎn)品損壞。

一般而言，10A以下，可采用散熱條件良好的儀器底板，額定工作電流在10A以上的產(chǎn)品應(yīng)配散熱器，30A以下，采用自然風(fēng)冷，連續(xù)負(fù)載電流大于30A時(shí)，需采用儀器風(fēng)扇強(qiáng)制風(fēng)冷，100A以上的產(chǎn)品應(yīng)配散熱器加風(fēng)扇強(qiáng)冷。在安裝時(shí)應(yīng)注意繼電器底部與散熱器的良好接觸，并考慮涂適量導(dǎo)熱硅脂以達(dá)到散熱效果。如繼電器長(zhǎng)期工作在高溫狀態(tài)下（40℃~80℃）時(shí)，用戶可根據(jù)廠家提供的大輸出電流與環(huán)境溫度曲線數(shù)據(jù)，考慮降額使用來保證正常工作。

固態(tài)繼電器發(fā)熱原因：

固態(tài)繼電器即在正常工作的時(shí)候，在其內(nèi)部芯片上存在一定的功率損耗，這個(gè)損耗功率主要由固態(tài)繼電器輸出電壓降與負(fù)載電流乘積決定，以發(fā)熱的形式消耗掉。因此散熱的好壞直接影響到固態(tài)繼電器工作的可靠性，優(yōu)良的熱學(xué)設(shè)計(jì)可避免由于散熱不良造成的失敗和損壞。

過流過壓在繼電器使用時(shí)，因過流和負(fù)載短路會(huì)造成SSR固態(tài)繼電器內(nèi)部輸出可控硅損壞，可考慮在控制回路中增加快速熔斷器和空氣開關(guān)予以保護(hù)型（選擇繼電器應(yīng)選擇產(chǎn)品輸出保護(hù)，內(nèi)置壓敏電阻吸收回路和RC緩沖器，可吸收浪涌電壓和提高dv/dt耐量）；快速熔斷器和空氣開關(guān)，是通用的過電流保護(hù)方法?？焖偃蹟嗥骺砂搭~定工作電流的1.2倍選擇，一般小容量可選用保險(xiǎn)絲。特別注意負(fù)載短路，是造成SSR產(chǎn)品損壞的主要原因。

感性及容性負(fù)載，除內(nèi)部RC電路保護(hù)外，建議采用壓敏電阻并聯(lián)在輸出端，作為組合保護(hù)。金屬氧化鋅壓敏電阻（MOV）面積大小決定吸收功率，厚度決定保護(hù)電壓值。交流220V的SSR，選用MYH12-430V的壓敏電阻；380V選用MYH12-750V壓敏電阻；較大容量的電機(jī)變壓器應(yīng)選用MYH20或MYH2024通流容量大的壓敏電阻。選用原則是220V選用500V-600V壓敏電阻，380V時(shí)可選用800V-900V壓敏電阻。

應(yīng)用實(shí)例

調(diào)壓應(yīng)用

SSR，TSR調(diào)壓型模塊，可采用外配模擬量信號(hào)來觸發(fā)模塊就可實(shí)現(xiàn)線性可調(diào)輸出電壓。例如，PLC或控溫儀輸出模擬量信號(hào)：1-5V，4-20mA的觸發(fā)系統(tǒng)。國(guó)產(chǎn)單相三相可控硅觸發(fā)板，配合可控硅，也可以外配模擬量信號(hào)來調(diào)節(jié)觸發(fā)板，觸發(fā)板再觸發(fā)模塊就可實(shí)現(xiàn)線性可調(diào)輸出電壓，控制可控硅導(dǎo)通角，以達(dá)到調(diào)壓之目的。

交流調(diào)功

“交流調(diào)功”是一種Z型SSR普遍采用的方法，也能實(shí)現(xiàn)PID調(diào)節(jié)。即在固定周期內(nèi)，控制交流正弦電流半波個(gè)數(shù)，達(dá)到調(diào)功目的。模擬電路常采用電壓比較器，將一個(gè)固定周期的鋸齒電壓和來自前級(jí)誤差電壓作比較，輸出方波實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)，如圖3所示。在計(jì)算機(jī)上采用計(jì)時(shí)算法，產(chǎn)生占空比可調(diào)的方波脈沖擊來實(shí)現(xiàn)。例如日本的SHIMADEW和OMRON公司的SR22、FD20、E5系列智能化控溫產(chǎn)品，配合Z型SSR，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)“自動(dòng)翻轉(zhuǎn)”控制，即通過計(jì)算機(jī)產(chǎn)生擾動(dòng)，算出PID控制參數(shù)。

三相電流

HS系列SSR產(chǎn)品，可直接用于三相電機(jī)的控制。簡(jiǎn)單的方法，是采用2只SSR作電機(jī)通斷控制，4只SSR作電機(jī)換相控制，第三相不控制。

作為電機(jī)換向時(shí)應(yīng)注意，由于電機(jī)的運(yùn)動(dòng)慣性，必須在電機(jī)停穩(wěn)后才能換向，以避免產(chǎn)生類似電機(jī)堵轉(zhuǎn)情況，引起的較大沖擊電壓和電流。在控制電路設(shè)計(jì)上，要注意任何時(shí)刻都不應(yīng)產(chǎn)生換相SSR同時(shí)導(dǎo)通的可能性。上下電時(shí)序，應(yīng)采用先加后斷控制電路電源，后加先斷電機(jī)電源的時(shí)序。換向SSR之間，不能簡(jiǎn)單地采用反相器連接方式，以避免在導(dǎo)通的SSR未關(guān)斷，另一相SSR導(dǎo)通引起的相間短路事故。此外，電機(jī)控制中的保險(xiǎn)、缺相和溫度繼電器，也是保證系統(tǒng)正常工作的保護(hù)裝置。

保養(yǎng)方法

1.在選用小電流規(guī)格印刷電路板使用的固態(tài)繼電器時(shí)，因引線端子為高導(dǎo)熱材料制成,焊接時(shí)應(yīng)在溫度小于250℃、時(shí)間小于10S的條件下進(jìn)行，如考慮周圍溫度的原因，必要時(shí)可考慮降額使用，一般將負(fù)載電流控制在額定值的1/2以內(nèi)使用。

2.各種負(fù)載浪涌特性對(duì)固態(tài)繼電器SSR的選擇

被控負(fù)載在接通瞬間會(huì)產(chǎn)生很大的浪涌電流，由于熱量來不及散發(fā)，很可能使SSR內(nèi)部可控硅損壞,所以用戶在選用繼電器時(shí)應(yīng)對(duì)被控負(fù)載的浪涌特性進(jìn)行分析,然后再選擇繼電器。使繼電器在保證穩(wěn)態(tài)工作前提下能夠承受這個(gè)浪涌電流，選擇時(shí)可參考表2各種負(fù)載時(shí)的降額系數(shù)(常溫下)。

如所選用的繼電器需在工作較頻繁、壽命以及可靠性要求較高的場(chǎng)合工作時(shí)，則應(yīng)在表2的基礎(chǔ)上再乘以0.6以確保工作可靠。

一般在選用時(shí)遵循上述原則，在低電壓要求信號(hào)失真小可選用采用場(chǎng)效應(yīng)管作輸出器件的直流固態(tài)繼器；如對(duì)交流阻性負(fù)載和多數(shù)感性負(fù)載，可選用過零型繼電器，這樣可延長(zhǎng)負(fù)載和繼電器壽命，也可減小自身的射頻干擾。如作為相位輸出控制時(shí)，應(yīng)選用隨機(jī)型固態(tài)繼電器。

3.使用環(huán)境溫度的影響

固態(tài)繼電器的負(fù)載能力受環(huán)境溫度和自身溫升的影響較大，在安裝使用過程中,應(yīng)保證其有良好的散熱條件，額定工作電流在10A以上的產(chǎn)品應(yīng)配散熱器，100A以上的產(chǎn)品應(yīng)配散熱器加風(fēng)扇強(qiáng)冷。在安裝時(shí)應(yīng)注意繼電器底部與散熱器的良好接觸，并考慮涂適量導(dǎo)熱硅脂以達(dá)到散熱效果。

如繼電器長(zhǎng)期工作在高溫狀態(tài)下(40℃~80℃)時(shí)，用戶可根據(jù)廠家提供的大輸出電流與環(huán)境溫度曲線數(shù)據(jù)，考慮降額使用來保證正常工作。

4.過流、過壓保護(hù)措施

在繼電器使用時(shí)，因過流和負(fù)載短路會(huì)造成SSR固態(tài)繼電器內(nèi)部輸出可控硅壞,可考慮在控制回路中增加快速熔斷器和空氣開關(guān)予以保護(hù)型(選擇繼電器應(yīng)選擇產(chǎn)品輸出保護(hù),內(nèi)置壓敏電阻吸收回路和RC緩沖器,可吸收浪涌電壓和提高dv/dt耐量）；也可在繼電器輸出端并接RC吸收回路和壓敏電阻(MOV)來實(shí)現(xiàn)輸出保護(hù)。選用原則是220V選用500V-600V壓敏電阻，380V時(shí)可選用800V-900V壓敏電阻。

5.繼電器輸入回路信號(hào)

在使用時(shí)因輸入電壓過高或輸入電流過大超出其規(guī)定的額定參數(shù)時(shí),可考慮在輸入端串接分壓電阻或在輸入端口并接分流電阻,以使輸入信號(hào)不超過其額定參數(shù)值。

6在具體使用時(shí),控制信號(hào)和負(fù)載電源要求穩(wěn)定，波動(dòng)不應(yīng)大于10%，否則應(yīng)采取穩(wěn)壓措施。

7.在安裝使用時(shí)應(yīng)遠(yuǎn)離電磁干擾,射頻干擾源，以防繼電器誤動(dòng)失控。

8.固態(tài)繼電器開路且負(fù)載端有電壓時(shí),輸出端會(huì)有一定的漏電流，在使用或設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意。

9.固態(tài)繼電器失效更換時(shí),應(yīng)盡量選用原型號(hào)或技術(shù)參數(shù)*相同的產(chǎn)品，以便與原應(yīng)用線路匹配，保證系統(tǒng)的可靠工作。