德國PILZ皮爾茲繼電器的保養(yǎng)方法

如何使用戶的驅(qū)動電路與固態(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。控制電流為5—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。控制電流為5—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SSR的輸入端并聯(lián)使用的話，那么驅(qū)動電流要保證50mA。單個SSR使用，驅(qū)動電流不要設計在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，因引線端子為高導熱材料制成，焊接時應在溫度小于250℃、時間小于10S的條件下進行，如考慮周圍溫度的原因，必要時可考慮降額使用，一般將負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，應注意散熱器接觸面應平整，并需涂復導熱硅脂（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，可相應選用限流電阻。SSR輸入屬于電流型器件，當輸入端光耦可控硅*導通后（微秒數(shù)量級），觸發(fā)功率可控硅導通。當激勵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通邊緣，并造成主負載電流流經(jīng)觸發(fā)回路引起的損壞。在使用時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，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，以使輸入信號不超過其額定參數(shù)值。

例如：基本性能測試電路，輸入為可調(diào)電壓源，測試負載用100W燈泡，輸入觸發(fā)信號應為階躍邏輯電平，強觸發(fā)方式。國外廠商提供的器件標準電流為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。串聯(lián)使用時，一個SSR按4V電壓考慮，12V電壓可驅(qū)動3個SSR。在具體使用時，控制信號和負載電源要求穩(wěn)定，波動不應大于10%，否則應采取穩(wěn)壓措施。

干擾

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

主要問題

固態(tài)繼電器開路且負載端有電壓時，輸出端會有一定的漏電流，在使用或設計時應注意防止觸電。固態(tài)繼電器失效更換時，應盡量選用原型號或技術(shù)參數(shù)*相同的產(chǎn)品，以便與原應用線路匹配，保證系統(tǒng)的可靠工作。

過熱

SSR在導通時，元件將承受P=V（管壓降）×I（負載）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)繼電器的負載能力受環(huán)境溫度和自身溫升的影響較大，需依據(jù)實際工作環(huán)境條件，嚴格參照額定工作電流時允許的外殼溫升（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)品應配散熱器，30A以下，采用自然風冷，連續(xù)負載電流大于30A時，需采用儀器風扇強制風冷，100A以上的產(chǎn)品應配散熱器加風扇強冷。在安裝時應注意繼電器底部與散熱器的良好接觸，并考慮涂適量導熱硅脂以達到散熱效果。如繼電器長期工作在高溫狀態(tài)下（40℃~80℃）時，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候，在其內(nèi)部芯片上存在一定的功率損耗，這個損耗功率主要由固態(tài)繼電器輸出電壓降與負載電流乘積決定，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)良的熱學設計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，因過流和負載短路會造成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予以保護型（選擇繼電器應選擇產(chǎn)品輸出保護，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，是通用的過電流保護方法。快速熔斷器可按額定工作電流的1.2倍選擇，一般小容量可選用保險絲。特別注意負載短路，是造成SSR產(chǎn)品損壞的主要原因。

感性及容性負載，除內(nèi)部RC電路保護外，建議采用壓敏電阻并聯(lián)在輸出端，作為組合保護。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；較大容量的電機變壓器應選用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時可選用800V-900V壓敏電阻。

應用實例

調(diào)壓應用

SSR，TSR調(diào)壓型模塊，可采用外配模擬量信號來觸發(fā)模塊就可實現(xiàn)線性可調(diào)輸出電壓。例如，PLC或控溫儀輸出模擬量信號：1-5V，4-20mA的觸發(fā)系統(tǒng)。國產(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來調(diào)節(jié)觸發(fā)板，觸發(fā)板再觸發(fā)模塊就可實現(xiàn)線性可調(diào)輸出電壓，控制可控硅導通角，以達到調(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數(shù)，達到調(diào)功目的。模擬電路常采用電壓比較器，將一個固定周期的鋸齒電壓和來自前級誤差電壓作比較，輸出方波實現(xiàn)調(diào)節(jié)，如圖3所示。在計算機上采用計時算法，產(chǎn)生占空比可調(diào)的方波脈沖擊來實現(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，實現(xiàn)自適應“自動翻轉(zhuǎn)”控制，即通過計算機產(chǎn)生擾動，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的控制。簡單的方法，是采用2只SSR作電機通斷控制，4只SSR作電機換相控制，第三相不控制。

作為電機換向時應注意，由于電機的運動慣性，必須在電機停穩(wěn)后才能換向，以避免產(chǎn)生類似電機堵轉(zhuǎn)情況，引起的較大沖擊電壓和電流。在控制電路設計上，要注意任何時刻都不應產(chǎn)生換相SSR同時導通的可能性。上下電時序，應采用先加后斷控制電路電源，后加先斷電機電源的時序。換向SSR之間，不能簡單地采用反相器連接方式，以避免在導通的SSR未關斷，另一相SSR導通引起的相間短路事故。此外，電機控制中的保險、缺相和溫度繼電器，也是保證系統(tǒng)正常工作的保護裝置。

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，因引線端子為高導熱材料制成,焊接時應在溫度小于250℃、時間小于10S的條件下進行，如考慮周圍溫度的原因，必要時可考慮降額使用，一般將負載電流控制在額定值的1/2以內(nèi)使用。

2.各種負載浪涌特性對固態(tài)繼電器SSR的選擇

被控負載在接通瞬間會產(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應對被控負載的浪涌特性進行分析,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浪涌電流，選擇時可參考表2各種負載時的降額系數(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合工作時，則應在表2的基礎上再乘以0.6以確保工作可靠。

一般在選用時遵循上述原則，在低電壓要求信號失真小可選用采用場效應管作輸出器件的直流固態(tài)繼器；如對交流阻性負載和多數(shù)感性負載，可選用過零型繼電器，這樣可延長負載和繼電器壽命，也可減小自身的射頻干擾。如作為相位輸出控制時，應選用隨機型固態(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)品應配散熱器，100A以上的產(chǎn)品應配散熱器加風扇強冷。在安裝時應注意繼電器底部與散熱器的良好接觸，并考慮涂適量導熱硅脂以達到散熱效果。

如繼電器長期工作在高溫狀態(tài)下(40℃~80℃)時，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、過壓保護措施

在繼電器使用時，因過流和負載短路會造成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予以保護型(選擇繼電器應選擇產(chǎn)品輸出保護,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)來實現(xiàn)輸出保護。選用原則是220V選用500V-600V壓敏電阻，380V時可選用800V-900V壓敏電阻。

5.繼電器輸入回路信號

在使用時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,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,以使輸入信號不超過其額定參數(shù)值。

6在具體使用時,控制信號和負載電源要求穩(wěn)定，波動不應大于10%，否則應采取穩(wěn)壓措施。

7.在安裝使用時應遠離電磁干擾,射頻干擾源，以防繼電器誤動失控。

8.固態(tài)繼電器開路且負載端有電壓時,輸出端會有一定的漏電流，在使用或設計時應注意。

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