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                                              單相交流固態(tài)繼電器

㈠ 概述
        龍科交流固態(tài)繼電器（英文名稱為L(zhǎng)oncont  Solid-State  Relay，簡(jiǎn)稱LSR）。它為單刀單擲常開(kāi)式結(jié)構(gòu)， 用LED顯示工作狀態(tài)。它是用現(xiàn)代微電子技術(shù)與電力電子技術(shù)發(fā)展起來(lái)的一種新型無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)器件。它可以實(shí)現(xiàn)用微弱的控制信號(hào)(幾毫安到幾十毫安)控制0．1A直至幾百A電流負(fù)載，進(jìn)行無(wú)觸點(diǎn)接通或分?jǐn)唷Ｋ鼮樗亩擞性雌骷�，兩個(gè)輸入控制端，兩個(gè)負(fù)載輸出端，輸出端與負(fù)載、電源串聯(lián)，輸入輸出之間為光電隔離，內(nèi)置RC吸收回路，輸入端加上直流或脈沖信號(hào)，輸出端就能從斷態(tài)轉(zhuǎn)變成通態(tài)。整個(gè)器件沒(méi)有任何可動(dòng)部件或觸點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了相當(dāng)于電磁繼電器的功能。固態(tài)繼電器工作可靠，無(wú)觸點(diǎn)、無(wú)火花、壽命長(zhǎng)、無(wú)噪聲，無(wú)電磁干擾，開(kāi)關(guān)速度快，抗干擾能力強(qiáng)，且體積小，耐振動(dòng)、耐沖擊，防爆、防潮、防腐蝕，能與TTL、DTL、HTL等邏輯電路兼容，以微小的控制信號(hào)達(dá)到直接驅(qū)動(dòng)大電流負(fù)載的目的。
固態(tài)繼電器目前已廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)外圍接口裝置，烘箱烘道加溫控溫恒溫系統(tǒng)；數(shù)控機(jī)械、遙控系統(tǒng)、工業(yè)自動(dòng)化裝置；信號(hào)燈、交通燈、閃爍器、照明舞臺(tái)燈光控制系統(tǒng)；儀器儀表、醫(yī)療器械、印染、塑料加工、辦公設(shè)備；自動(dòng)消防，保安系統(tǒng)等等。另外在化工、煤礦、鋼鐵和軍用等一些要求特殊的裝置和惡劣的工作環(huán)境中，以及要求工作高可靠的場(chǎng)合中，LSR都比傳統(tǒng)的繼電器有無(wú)可比擬的優(yōu)越性。
      

           交流固態(tài)繼電器工作原理： LSR實(shí)際是一個(gè)受控的電力電子開(kāi)關(guān)，其等效電路如圖1。 

圖2 普通型交流LSR內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖

一般情況下，萬(wàn)用表不能判別LSR的好壞，正確的方法采用圖3的測(cè)試電路：當(dāng)輸入電流為零時(shí)，電壓表測(cè)出的電壓為電網(wǎng)電壓，電燈不亮（燈泡功率須25W以上）；當(dāng)輸入電流達(dá)到一定值以后，電燈亮，電壓表測(cè)出的電壓為L(zhǎng)SR導(dǎo)通壓降（在2V以下）。因LSR內(nèi)部有RC回路而帶來(lái)漏電流，因此不能等同于普通觸點(diǎn)式的繼電器、接觸器,不能作隔離開(kāi)關(guān)用。

                                圖3  LSR測(cè)試電路

㈡ LSR特點(diǎn)
            交流固態(tài)繼電器與通常的電磁繼電器不同：無(wú)觸點(diǎn)、輸入電路與輸出電路之間光(電)隔離、由分立元件．半導(dǎo)體微電子電路芯片和電力電子器件組裝而成，以阻燃型環(huán)氧樹(shù)脂為原料，采用灌封技術(shù)持其封閉在外殼中、使與外界隔離，具有良好的耐壓、防腐、防潮抗震動(dòng)性能。主要不足是存在通態(tài)壓降（需相應(yīng)散熱措施），有斷態(tài)漏電流，觸點(diǎn)組數(shù)少，另外過(guò)電流、過(guò)電壓及電壓上升率、電流上升率等指標(biāo)差。

 ㈢ LSR的分類
            交流固體繼電器按開(kāi)關(guān)方式分有電壓過(guò)零導(dǎo)通型（簡(jiǎn)稱過(guò)零型）和隨機(jī)導(dǎo)通型（簡(jiǎn)稱隨機(jī)型）；按輸出開(kāi)關(guān)元件分有雙向可控硅輸出型（普通型）和單向可控硅反并聯(lián)型（增強(qiáng)型）；按安裝方式分有印刷線路板上用的針插式（自然冷卻，不必帶散熱器）和固定在金屬底板上的裝置式（靠散熱器冷卻）；另外輸入端①直流恒流控制型（D3），電壓為3-36Vdc寬范圍，驅(qū)動(dòng)電流為5-15mA；②直流抗干擾控制型（D2），電壓為18-30Vdc；③串電阻限流型（D1），電壓為4-8Vdc，專用于隨機(jī)型LSR；④交流控制型（A3），電壓為90-430Vac寬范圍。

 

⑴過(guò)零型(Z型)與隨機(jī)型(P型)LSR的區(qū)別
          由于觸發(fā)信號(hào)方式不同，過(guò)零型和隨機(jī)型之間的區(qū)別主要在于負(fù)載交流電流導(dǎo)通的條件不同。當(dāng)輸入端施加有效的控制信號(hào)時(shí)，隨機(jī)型LSR負(fù)載輸出端立即導(dǎo)通（速度為微秒級(jí)），而過(guò)零型LSR則要等到負(fù)載電壓過(guò)零區(qū)域(約±15V)時(shí)才開(kāi)啟導(dǎo)通。當(dāng)輸入端撤消控制信號(hào)后，過(guò)零型和隨機(jī)型LSR均在小于維持電流時(shí)關(guān)斷，這兩種類型的關(guān)斷條件相同。雖然過(guò)零型LSR有可能造成最大半個(gè)周期的延時(shí)，但卻減少了對(duì)負(fù)載的沖擊和產(chǎn)生的射頻干擾，在負(fù)載上可以得到一個(gè)完整的正弦波形，成為理想的開(kāi)關(guān)器件，在“單刀單擲”的開(kāi)關(guān)場(chǎng)合中應(yīng)用最為廣泛。 隨機(jī)型LSR的特點(diǎn)是反應(yīng)速度快，它可以用控制移相觸發(fā)脈沖來(lái)方便地改變負(fù)載的交流工作電壓，從而應(yīng)用于精確地調(diào)溫、調(diào)光等阻性負(fù)載及部分感性負(fù)載場(chǎng)合。

⑵雙向可控硅輸出的普通型與單向可控硅反并聯(lián)輸出的增強(qiáng)型的區(qū)別

在感性負(fù)載的場(chǎng)合，當(dāng)LSR由通態(tài)關(guān)斷時(shí)，由于電流、電壓的相位不一致，將產(chǎn)生一個(gè)很大的電壓上升率dv/dt（換向dv/dt）加在雙向可控硅兩端，如此值超過(guò)雙向可控硅的換向dv/dt指標(biāo)(典型值為10V/μs)則將導(dǎo)致延時(shí)關(guān)斷，甚至失敗。而單向可控硅為單極性工作狀態(tài)，只受靜態(tài)電壓上升率dv/dt(典型值為100V/μs)影響，由兩只單向可控硅反并聯(lián)構(gòu)成的增強(qiáng)型LSR比由一只雙向可控硅構(gòu)成的普通型LSR的換向dv/dt有了很大提高，因此在感性或容性負(fù)載場(chǎng)合宜選取增強(qiáng)型LSR。

 

 

 

 

㈣ 繼電器負(fù)載輸出端電流等級(jí)及型號(hào)如下表：

㈤ 技術(shù)參數(shù)

 

輸入?yún)��?shù)	輸入電壓范圍	D3：3-36Vdc，D2：18-30Vdc，A3：90-430Vac，D1：4-8 Vdc
	輸入電流	5mA-15 mA
	反接保護(hù)	有

LED指示

有

 

輸出參數(shù)	額定工作電壓	4：48~480Vac，3：36-430Vac，2：24-265Vac，1：12-135Vac
	輸出通態(tài)壓降	＜2Vac
	斷態(tài)峰值截止電壓Vp	4：≥1100Vpk，3：≥900Vpk，2：≥600Vpk，1：≥400Vpk
	浪涌電流（電網(wǎng)一周）	800%
	最小負(fù)載電流	100mA
	輸出漏電流	16A及以下＜2mA，16A以上＜12mA
	靜態(tài)電壓上升率dVs/dt	100V/μs（普通型）、200V/μs（增強(qiáng)型）
	換向電壓上升率dVc/dt	10V/μs（普通型）、200V/μs（增強(qiáng)型）
	開(kāi)啟最大響應(yīng)時(shí)間	10ms
	關(guān)斷最大延時(shí)	10ms

 

其它參數(shù)	介質(zhì)耐壓 （輸入、輸出及外殼間）	≥2000 Vac
	絕緣電阻 （輸入、輸出及外殼間）	＞1000 MΩ（500Vdc）
	最大容抗	10pf
	使用溫度范圍	-30 ℃ ~ +75 ℃
	電網(wǎng)頻率	47-63 Hz

 ㈥ 不同電流等級(jí)的固體繼電器的外形

㈦ LSR的輸入驅(qū)動(dòng)電路

在邏輯電路驅(qū)動(dòng)時(shí)應(yīng)盡可能采用低電平輸出進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，以保證有足夠的帶負(fù)載能力和盡可能低的零電平。下圖為正確的灌電流驅(qū)動(dòng)的電路圖（一般適合于D3、D2型）：

 

 D1型（4-8Vdc）通常與單相或三相LSR移相觸發(fā)器配合使用。

A3型（90-430Vac）為交流控制交流型，在90-430Vac極寬的范圍內(nèi)均能可靠觸發(fā)繼電器導(dǎo)通，且輸入與輸出沒(méi)有相位要求：

 

 ㈧ LSR過(guò)壓的保護(hù)：除LSR內(nèi)部本身有RC吸收回路保護(hù)外，還可以采取并聯(lián)金屬氧化物壓敏電阻（MOV），MOV面積大小決定吸收功率，MOV的厚度決定保護(hù)電壓值。一般220V系列LSR可選取500V-600V的壓敏電阻，380V系列SSR可選取800V-900V的壓敏電阻，480V系列SSR可選取1000V-1100V的壓敏電阻。

㈨ LSR的功率擴(kuò)展：

    本公司生產(chǎn)的2A、8A無(wú)RC吸收回路的LSR可用于任何大電流等級(jí)的可控硅觸發(fā)，功率擴(kuò)展后仍具有過(guò)零特性或隨機(jī)特性。功率擴(kuò)展LSR的型號(hào)為：LSR-3P02E（D3/D2/D1/A3），LSR-3P08E（D3/D2/D1/A3）。