德國PILZ皮爾茲繼電器的保養方法

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

一般來(lái)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(hù)將三個(gè)SSR的輸入端串聯(lián)的話(huà)，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(huà)，那么驅動(dòng)電流要保證50mA。單個(gè)SSR使用，驅動(dòng)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(xiàn)路板焊接安裝，也能適用于線(xiàn)路板上插接安裝。在選用小電流規格印刷電路板使用的固態(tài)繼電器時(shí)，因引線(xiàn)端子為高導熱材料制成，焊接時(shí)應在溫度小于250℃、時(shí)間小于10S的條件下進(jìn)行，如考慮周?chē)鷾囟鹊脑?，必要時(shí)可考慮降額使用，一般將負載電流控制在額定值的1/2以?xún)仁褂谩?/span>

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(xiàn)，需配冷壓焊片，以減少引出線(xiàn)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(shí)因輸入電壓過(guò)高或輸入電流過(guò)大超出其規定的額定參數時(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，以使輸入信號不超過(guò)其額定參數值。

例如：基本性能測試電路，輸入為可調電壓源，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(chǎng)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)驅動(dòng)。串聯(lián)使用時(shí)，一個(gè)SSR按4V電壓考慮，12V電壓可驅動(dòng)3個(gè)SSR。在具體使用時(shí)，控制信號和負載電源要求穩定，波動(dòng)不應大于10%，否則應采取穩壓措施。

干擾

在安裝使用時(shí)應遠離電磁干擾，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，導通時(shí)會(huì )通過(guò)負載產(chǎn)生輻射或電源線(xiàn)的射頻干擾，干擾程度隨負載大小而不同。白熾燈電阻類(lèi)負載產(chǎn)生的干擾較小，零壓型在交流電源的過(guò)零區（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(xiàn)圈。另外，信號線(xiàn)與功率線(xiàn)之間，也應避免交叉干擾。

主要問(wèn)題

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

過(guò)熱

SSR在導通時(shí)，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，需依據實(shí)際工作環(huán)境條件，嚴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(guò)程中,應保證其有良好的散熱條件，否則將因過(guò)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(fēng)冷，連續負載電流大于30A時(shí)，需采用儀器風(fēng)扇強制風(fēng)冷，100A以上的產(chǎn)品應配散熱器加風(fēng)扇強冷。在安裝時(shí)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(cháng)期工作在高溫狀態(tài)下（40℃~80℃）時(shí)，用戶(hù)可根據廠(chǎng)家提供的大輸出電流與環(huán)境溫度曲線(xiàn)數據，考慮降額使用來(lái)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)設計可避免由于散熱不良造成的失敗和損壞。

過(guò)流過(guò)壓在繼電器使用時(shí)，因過(guò)流和負載短路會(huì )造成SSR固態(tài)繼電器內部輸出可控硅損壞，可考慮在控制回路中增加快速熔斷器和空氣開(kāi)關(guān)予以保護型（選擇繼電器應選擇產(chǎn)品輸出保護，內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(kāi)關(guān)，是通用的過(guò)電流保護方法?？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(shí)可選用800V-900V壓敏電阻。

應用實(shí)例

調壓應用

SSR，TSR調壓型模塊，可采用外配模擬量信號來(lái)觸發(fā)模塊就可實(shí)現線(xiàn)性可調輸出電壓。例如，PLC或控溫儀輸出模擬量信號：1-5V，4-20mA的觸發(fā)系統。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(lái)調節觸發(fā)板，觸發(fā)板再觸發(fā)模塊就可實(shí)現線(xiàn)性可調輸出電壓，控制可控硅導通角，以達到調壓之目的。

交流調功

“交流調功”是一種Z型SSR普遍采用的方法，也能實(shí)現PID調節。即在固定周期內，控制交流正弦電流半波個(gè)數，達到調功目的。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(lái)自前級誤差電壓作比較，輸出方波實(shí)現調節，如圖3所示。在計算機上采用計時(shí)算法，產(chǎn)生占空比可調的方波脈沖擊來(lái)實(shí)現。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)現自適應“自動(dòng)翻轉”控制，即通過(guò)計算機產(chǎn)生擾動(dòng)，算出PID控制參數。

三相電流

HS系列SSR產(chǎn)品，可直接用于三相電機的控制。簡(jiǎn)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(shí)應注意，由于電機的運動(dòng)慣性，必須在電機停穩后才能換向，以避免產(chǎn)生類(lèi)似電機堵轉情況，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(shí)刻都不應產(chǎn)生換相SSR同時(shí)導通的可能性。上下電時(shí)序，應采用先加后斷控制電路電源，后加先斷電機電源的時(shí)序。換向SSR之間，不能簡(jiǎn)單地采用反相器連接方式，以避免在導通的SSR未關(guān)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，也是保證系統正常工作的保護裝置。

保養方法

1.在選用小電流規格印刷電路板使用的固態(tài)繼電器時(shí)，因引線(xiàn)端子為高導熱材料制成,焊接時(shí)應在溫度小于250℃、時(shí)間小于10S的條件下進(jìn)行，如考慮周?chē)鷾囟鹊脑?，必要時(shí)可考慮降額使用，一般將負載電流控制在額定值的1/2以?xún)仁褂谩?/span>

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(huì )產(chǎn)生很大的浪涌電流，由于熱量來(lái)不及散發(fā)，很可能使SSR內部可控硅損壞,所以用戶(hù)在選用繼電器時(shí)應對被控負載的浪涌特性進(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各種負載時(shí)的降額系數(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(shí)遵循上述原則，在低電壓要求信號失真小可選用采用場(chǎng)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感性負載，可選用過(guò)零型繼電器，這樣可延長(cháng)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(shí)，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(guò)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(fēng)扇強冷。在安裝時(shí)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(cháng)期工作在高溫狀態(tài)下(40℃~80℃)時(shí)，用戶(hù)可根據廠(chǎng)家提供的大輸出電流與環(huán)境溫度曲線(xiàn)數據，考慮降額使用來(lái)保證正常工作。

4.過(guò)流、過(guò)壓保護措施

在繼電器使用時(shí)，因過(guò)流和負載短路會(huì )造成SSR固態(tài)繼電器內部輸出可控硅壞,可考慮在控制回路中增加快速熔斷器和空氣開(kāi)關(guān)予以保護型(選擇繼電器應選擇產(chǎn)品輸出保護,內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(lái)實(shí)現輸出保護。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

在使用時(shí)因輸入電壓過(guò)高或輸入電流過(guò)大超出其規定的額定參數時(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,以使輸入信號不超過(guò)其額定參數值。

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

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

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

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