通电指示型大功率固态继电器

　　随着科学技术的进步及工业的发展，通过微机来实现的自动控制已广泛用于多种行业。根据不同的控制对象，要求计算机与外部设备的接口装置应具有开关速度快、抗干扰能力强、驱动功率小、输出功率大、输入与输出之间电气上隔离等特点。固态继电器(SSR)是较为理想的接口装置之一。

　　SSR是一种隔离式电子控制器，其外形如图1所示。SSR的输入与输出之间采用光耦合，因而在电气上完全隔离。与机械式继电器相比，SSR具有适用电压范围宽、驱动功率小、无触点、无火花、无噪声、耐振动、耐潮湿、耐腐蚀、抗干扰、开关速度快、寿命长等特点，广泛用于机械、化工、食品、卷烟、电子、舞台灯光等具有计算机I/O接口或要求无噪声的控制领域。普通的SSR不具备通电指示，要了解其通断状态须用仪表测量，不太方便。本文介绍一种经改进的具有通电指示的SSR，其通断状态用发光二极管指示，经长期使用，效果很好。

　　

 

　　电路组成与技术参数

　　SSR由输入电路、隔离电路和输出电路三部分组成，其原理方框图如图2所示。

　　

 

　　输入级采用恒流型电路，使其能适应较宽范围的输入电压。其输入特性如图3所示。隔离级采用光电耦合器，将输入电路和输出电路在电气上完全隔开。输出级则由光检测器构成的驱动电路、双向晶闸管以及瞬态抑制吸收电路组成。SSR电原理图如图4所示。

　　

　　

 

　　D1、D2起符位作用，使BGl、BG2复合管的输出电流不随输入电压的提高而线性增大，实现恒流输入e发光二极管D3用来指示工作状态，光耦IC起电气隔离作用。全桥D4为双向晶闸管S提供触发信号。R5和C组成吸收网络。

　　SSR的技术参数包括输入特性和输出特性。输入特性如表1所列。输出特性如表2所列。

　　表1

　　参数名称参数值

　　最小值典型值最大值

　　输入电压3V　42V

　　输入电流　20mA

　　接通电压2.8V

　　关断电压　　1.5V

　　介质耐压1.5kV

　　表2

　　参数名称参数值

　　最小值典型值最大值

　　输入电压25V　380V

　　输入电流　分挡

　　输出压降　　2.0V

　　输出漏电流　　10mA

　　接通时间　　10ms

　　关断时间　　10ms

　　环境温度-20C　+80°C

　　制作与应用

　　制作SSR所用的印刷板图如图5所示。制作时，按图4所标的参数选用元器件，并用常规方法焊装。但要注意以下几点：(1)额定输出电流大于2A时，晶闸管与壳底的金属散热板间应涂有导热硅脂，保持接触良好。(2)要正确判别晶闸管T1、T2和门极G，具体方法如下：用万用表Rxl00挡，若测出某脚与另外两脚的阻值都为无穷大，则该脚为T2极。判别出T2极后，用万用表Rxl挡，黑表笔接T2，红表笔接假设T1极，并使假设T1极与假设G极瞬时短接一下，若T1和12能维持导通，再将红表笔接T2极，黑表笔接假设的T1极并与G极短接一下，若也能维持导通，说明假设正确。反之，将另一极假设为T1极，重复以上操作;若都不导通，说明晶闸管已损坏。(3)制成品除进行输入输出参数的测试之外，还应作介质耐压测试，即在输入与输出之间加1750V的电压并保持30s以上。

　　使用SSR时，其输入部分可用TTL器件控制，也可用晶体三极管控制，甚至直接使用3～42V直流电源;其输出部分可进行单路控制，见图6、图7，多路控制见图8，单刀双掷控制(相当于一对常开常闭触点)见图9。