固态继电器地分类与工作原理.doc

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1、固态继电器的分类与工作原理固态继电器的分类与工作原理固态继电器(Solid State Relays,缩写 SSR)是一种无触点电子开关，由分立元器件、膜固 定电阻网络和芯片，采用混合工艺组装来实现控制回路(输入电路)与负载回路(输出电路) 的电隔离及信号耦合，由固态器件实现负载的通断切换功能，内部无任何可动部件。尽管 市场上的固态继电器型号规格繁多，但它们的工作原理基本上是相似的。主要由输入(控制)电 路，驱动电路和输出(负载)电路三部分组成。固态继电器的输入电路是为输入控制信号提供一个回路，使之成为固态继电器的触发 信号源。固态继电器的输入电路多为直流输入，个别的为交流输入。直流输入电路又

2、分为 阻性输入和恒流输入。阻性输入电路的输入控制电流随输入电压呈线性的正向变化。恒流 输入电路，在输入电压达到一定值时，电流不再随电压的升高而明显增大，这种继电器可 适用于相当宽的输入电压范围。固态继电器的驱动电路可以包括隔离耦合电路、功能电路和触发电路三部分。隔离耦 合电路，目前多采用光电耦合器和高频变压器两种电路形式。常用的光电耦合器有光三 极管、光双向可控硅、光二极管阵列(光伏)等。高频变压器耦合，是在一定的输入 电压下，形成约 10MHz 的自激振荡，通过变压器磁芯将高频信号传递到变压器次级。功能 电路可包括检波整流、过零、加速、保护、显示等各种功能电路。触发电路的作用是给输 出器件提

3、供触发信号。固态继电器的输出电路是在触发信号的控制下，实现固态继电器的通断切换。输出电 路主要由输出器件(芯片)和起瞬态抑制作用的吸收回路组成，有时还包括反馈电路。目前， 各种固态继电器使用的输出器件主要有晶体三极管(Transistor)、单向可控硅(Thyristor 或 SCR)、双向可控硅(Triac)、MOS 场效应管(MOSFET)、绝缘栅型双极晶体管(IGBT)等。 固态继电器原理 固态继电器(Solidstate Relay, SSR)是一种由固态电子组件组成的新型 无触点开关，利用电子组件（如开关三极管、双向可控硅等半导体组件）的开关特性，达 到无触点、无火花、而能接通和断开

4、电路的目的，因此又被称为“无触点开关”。相对于 以往的“线圈簧片触点式”继电器(Electromechanical Relay, EMR)，SSR 没有任何可 动的机械零件，工作中也没有任何机械动作，具有超越 EMR 的优势，如反应快、可靠度高、 寿命长（SSR 的开关次数可达 108“109 次，比一般 EMR 的 106 高出百倍）、无动作噪声、 耐震、耐机械冲击、具有良好的防潮防霉防腐特性。这些特点使 SSR 在军事、化工、和各 种工业民用电控设备中均有广泛应用。固态继电器的控制信号所需的功率极低，因此可以 用弱信号控制强电流。同时交流型的 SSR 采用过零触发技术，使 SSR 可以安全

5、地用在计算 机输出接口，不会像 EMR 那样产生一系列对计算机的干扰，甚至会导致严重当机。比较常 用的是 DIP 封装的型式。控制电压和负载电压按使用场合可以分成交流和直流两大类，因 此会有 DC-AC、DC-DC、AC-AC、AC-DC 四种型式，它们分别在交流或直流电源上做负载的开 关，不能混用. 按负载电源的类型不同可将 SSR 分为交流固态继电器(ACSSR)和直流固态继电器(DCSSR)。 ACSSR 是以双向晶闸管作为开关器件，用来接通或断开交流负载电源的固态继电器。 ACSSR 的控制触发方式不同，又可分为过零触发型和随机导通型两种。过零触发型 AC SSR 是当控制信号输入后，

6、在交流电源经过零电压附近时导通，故干扰很小。随机导通型 ACSSR 则是在交流电源的任一相位上导通或关断，因此在导通瞬间可能产生较大的干扰。12 工作原理过零触发型 ACSSR 为四端器件，其内部电路如图 1 所示。1、2 为输入端，3、4 为输 出端。R0 为限流电阻，光耦合器将输入与输出电路在电气上隔离开，V1 构成反相器， R4、R5、V2 和晶闸管 V3 组成过零检测电路，UR 为双向整流桥，由 V3 和 UR 用以获得使双 向晶闸管 V4 开启的双向触发脉冲，R3、R7 为分流电阻，分别用来保护 V3 和 V4，R8 和 C 组成浪涌吸收网络，以吸收电源中带有的尖峰电压或浪涌电流，防

7、止对开关电路产生冲击 或干扰。要指出的是所谓“过零”并非真的必须是电源电压波形的零处，而一般是指在 1025V 或- (1025)V 区域内进行触发，如图 2 所示。图中交流电压分三个区域，区为-10V+10V 范围，称为死区，在此区域中加入输入信号时不能使 SSR 导通。区为 1025V 和- (1025)V 范围，称为响应区，在此区域内只要加入输入信号，SSR 立即导通。区为幅值 大于 25V 的范围，称为抑制区在此区域内加入输入信号，SSR 的导通被抑制。当输入端未加电压信号时，光耦合器的光敏晶体管因未接收光而截止，V1饱和，V3和 V4因 无触发电压而截止，此时 SSR 关闭。当加入输

8、入信号时，光耦合器中的发光二极管发光， 光敏晶体管饱和，使 V1截止。此时若 V3两端电压在-(1025)V 或 1025V 范围内时，只 要适当选择分压电阻 R4和 R5，就可使 V2截止，这样使 V3触发导通，从而使 V 4 的控制极 上得到从 R6URV 3URR7或反方向的触发脉冲，而使 V4导通，使负载接通交流电源。 而若交流电压波形在图 2 中的区内时，则因 V2饱和而抑制 V3和 V4的导通，而使 SSR 被 抑制，从而实现了过零触发控制。由于 1025V 幅值与电源电压幅值相比可近似看作“零” 。因此，一般就将过零电压粗略地定义为 025V，即认为在此区域内，只要加入输入信 号

9、，过零触发型 ACSSR 都能导通。当输入端电压信号撤除后，光耦合器中的光敏晶体管截止，V1饱和，V3截止，但此时 V4仍保持导通，直到负载电流随电源电压减小到小于双向晶闸管的维持电流时，SSR 才转 为截止。SSR 的输出端器件可分为双向晶闸管和两只单向晶闸管反并联形式。若负载为电动机 一类的感性负载，则其静态电压上升率 dv/dt 是一个重要参数。由于单向晶闸管静态电压上升率(200V/s)大大高于双向晶闸管的换向指标(10V/s)，因此若采用两只大功率单向 晶闸管反并联代替双向晶闸管，一方面可提高输出功率；另一方面也可提高耐浪涌电流的 冲击能力，这种 SSR 称为增强型 SSR。.选型使

10、用时应注意事项 .1 在选用小电流规格印刷电路板使用的固态继电器时，因引线端子为高导热材 料制成,焊接时应在温度小于 250、时间小于 10S 的条件下进行，如考虑周围温度的原因， 必要时可考虑降额使用，一般将负载电流控制在额定值的 1/2 以内使用。 .2 各种负载浪涌特性对 SSR 的选择 许多被控负载在接通瞬间会产生很大的浪涌电流，由于热量来不及散发，很可能 使 SSR 内部可控硅损坏,所以用户在选用继电器时应对被控负载的浪涌特性进行分析,然后 再选择继电器。使继电器在保证稳态工作前提下能够承受这个浪涌电流，选择时可参考表 2 各种负载时的降额系数(常温下)。 如所选用的继电器需在工作较

11、频繁、寿命以及可靠性要求较高的场合工作时，则应 在表 2 的基础上再乘以 0.6 以确保工作可靠。 一般在选用时遵循上述原则，在低电压要求信号失真小可选用采用场效应管作输 出器件的直流固态继器；如对交流阻性负载和多数感性负载，可选用过零型继电器，这样 可延长负载和继电器寿命，也可减小自身的射频干扰。如作为相位输出控制时，应选用随 机型固态继电器。 .3 使用环境温度的影响 固态继电器的负载能力受环境温度和自身温升的影响较大，在安装使用过程中,应 保证其有良好的散热条件，额定工作电流在 10A 以上的产品应配散热器，100A 以上的产品 应配散热器加风扇强冷 。在安装时应注意继电器底部与散热器的

12、良好接触 ，并考虑涂适 量导热硅脂以达到最佳散热效果。 如继电器长期工作在高温状态下(4080)时，用户可根据厂家提供的最大输出 电流与环境温度曲线数据，考虑降额使用来保证正常工作。 .4 过流、过压保护措施 在继电器使用时，因过流和负载短路会造成 SSR 内部输出可控硅永久损坏 ,可考虑 在控制回路中增加快速熔断器和空气开关予以保护型(选择继电器应选择产品输出保护,内 置压敏电阻吸收回路和 RC 缓冲器,可吸收浪涌电压和提高 dv/dt 耐量）；也可在继电器输 出端并接 RC 吸收回路和压敏电阻(MOV)来实现输出保护。选用原则是 220V 选用 500V-600V 压敏电阻，380V 时可

13、选用 800V-900V 压敏电阻。 .5 继电器输入回路信号 在使用时因输入电压过高或输入电流过大超出其规定的额定参数时,可考虑在输入 端串接分压电阻或在输入端口并接分流电阻,以使输入信号不超过其额定参数值。 .6 在具体使用时,控制信号和负载电源要求稳定，波动不应大于 10%，否则应采 取稳压措施。 .7 在安装使用时应远离电磁干扰,射频干扰源，以防继电器误动失控。 .8 固态继电器开路且负载端有电压时,输出端会有一定的漏电流，在使用或设计 时应注意。 .9 固态继电器失效更换时,应尽量选用原型号或技术参数完全相同的产品，以便 与原应用线路匹配，保证系统的可靠工作。固态继电器简介 一什么是

14、固态继电器？ 固态继电器（SSR）是一种全电子电路组合的元件，它依靠半导体器件和电子元件的电磁和光特性来完成其隔离和继电切换功能。固态继电器与传统的电磁继电器相比，是一种没有机械，不含运动零部件的继电器，但具有与电磁继电器本质上相同的功能。 二固态继电器的分类： 按工作性质分有直流输入-交流输出型，直流输入-直流输出型，交流输入-交流输出型，交流输入-直流输出型。 按安装方式有装置式（面板安装） ，线路板安装型。 按元件分有普通型和增强型。 三固态继电器优缺点： 优点：多数产品具有零电压导通，零电流关断，与逻辑电路兼容（TTL、DTL、HTL）切换速度快、无噪音、耐腐蚀、抗干扰、寿命长、体积小

15、，能以微小的控制信号直接驱动大电流负载等。 缺点：存在通态压降，需要散热措施，有输出漏电流，交直流不能通用，触点组数少，成本高。 四固态继电器应用领域： 由于固态继电器的内在特点，自问世以来以进入电磁继电器的大多数领域，在少数领域以完全取而代之。特别是计算机自动控制领域，由于固态继电器的所需驱动功率较底，直接和逻辑电路兼容，不必加中间缓冲器即可直接驱动。目前固态继电器以被广泛应用于工业自动化控制，如电炉加热系统，熟控机械，遥控机械，电机，电磁阀以及信号灯，闪烁器，舞台灯光控制系统，医疗器械，复印机，洗衣机，消防保安系统等等都有大量应用。固体继电器固体继电器固态继电器 SSR(solid sta

16、te releys)是一种无触点通断电子开关，它利用电子元件(如开关三极管、双向可控硅等半导体器件 )的开关特性，可达到无触点无火花地接通和断开电路的目的，为四端有源器件，其中两个端子为输入控制端，另外两端为输出受控端。为实现输入与输出之间的电气隔离，器件中采用了高耐压的专业光电耦合器。当施加输入信号后，其主回路呈导通状态，无信号时呈阻断状态。整个器件无可动部件及触点，可实现相当于常用电磁继电器一样的功能。其封装形式也与传统电磁继电器基本相同。它问世于70 年代，由于它的无触点工作特性，使其在许多领域的电控及计算机控制方面得到日益广范的应用。 由于固态继电器是由固体元件组成的无触点开关元件，所

17、以它较之电磁继电器具有工作可靠、寿命长、对外界干扰小、能与逻辑电路兼容、抗干扰能力强、开关速度快和使用方便等一系列优点。因而具有很宽的应用领域，有逐步取代传统电磁继电器之势，并可进一步扩展到传统电磁继电器无法应用的领域。如计算机和可编程控制器的输入输出接口、计算机外围和终端设备、机械控制、过程控制、遥控及保护系统等。在一些要求耐振、耐潮、耐腐蚀、防爆等特殊工作环境中以及要求高可靠的工作场合，SSR 都较之传统的电磁继电器有无可比拟的优越性。 固态继电器有三部分组成 :输入电路，隔离 (耦合)和输出电路。安输入电压的不同类别，输入电路可分为直流输入电路，交流输入电路和交直流输入电路三种。有些输入

18、控制电路还具有与TTL/CMOS 兼容，正负逻辑控制和反相等功能。固态继电器的输入与输出电路的隔离和耦合方式有光电耦合和变压器耦合两种。固态继电器的输出电路也可分为直流输出电路，交流输出电路和交直流输出电路等形式。交流输出时，通常使用两个可控硅或一个双向可控硅，直流输出时可使用双极性器件或功率场效应管。 SSR 按使用场合可以分成交流型和直流型两大类，它们分别在交流或直流电源上做负载的开关，不能混用。 固体继电器的工作原理 尽管市场上的固体继电器型号规格繁多，但它们的工作原理基本上是相似的。主要由输入(控制)电路，驱动电路和输出 (负载)电路三部分组成。 固体继电器的输入电路是为输入控制信号提

19、供一个回路，使之成为固体继电器的触发信号源。固体继电器的输入电路多为直流输入，个别的为交流输入。直流输入电路又分为阻性输入和恒流输入。阻性输入电路的输入控制电流随输入电压呈线性的正向变化。恒流输入电路，在输入电压达到一定值时，电流不再随电压的升高而明显增大，这种继电器可适用于相当宽的输入电压范围。 固体继电器的驱动电路可以包括隔离耦合电路、功能电路和触发电路三部分。隔离耦合电路，目前多采用光电耦合器和高频变压器两种电路形式。常用的光电耦合器有光三极管、光双向可控硅、光二极管阵列 (光伏)等。高频变压器耦合，是在一定的输入电压下，形成约10MHz 的自激振荡，通过变压器磁芯将高频信号传递到变压器

20、次级。功能电路可包括检波整流、过零、加速、保护、显示等各种功能电路。触发电路的作用是给输出器件提供触发信号。 固体继电器的输出电路是在触发信号的控制下，实现固体继电器的通断切换。输出电路主要由输出器件(芯片)和起瞬态抑制作用的吸收回路组成，有时还包括反馈电路。目前，各种固体继电器使用的输出器件主要有晶体三极管 (Transistor)、单向可控硅 (Thyristor 或 SCR)、双向可控硅 (Triac)、MOS 场效应管 (MOSFET)、绝缘栅型双极晶体管 (IGBT)等。 固体继电器的主要优点是： （1）无运动零部件，无机械磨损，无动作噪声，无机械故障，可靠性高； （2） 无燃弧触点

21、，无触点间的火花、电弧，无触点抖动和磨损，对外干扰小； （3） 开关速度迅速，动作时间可达10-3S 以下； （4） 灵敏度高，控制功率小，可达10-3 以下，能很好地与 TTL、CMOS 电路兼容； （5） 抗冲击振动性能优良，容易实现 “零”压切换； （6） 一般用绝缘材料灌封成全封闭整体，所以具有良好的防潮、防霉、防腐性能，防爆性能也极佳； （7） 半导体器件作为开关工作，寿命长； （8） 易实现附加功能。 固体继电器性能参数测试时应注意以下几点： （1）测试直流 SSR 接通和关断电压时，输入电压不能长时间处于接通与关断之间，否则输出端功耗急剧上升，容易烧坏输出开关元件。 （2）测试中

22、不要随意加快动作速率（一般输入信号的一个周期长应为接通和关断时间之和的10倍以上） ,否则因动态开关损耗大无法工作，甚至烧坏输出开关元件。 （3）测试时，首先要了解输出电流与壳温（环境温度）之间的关系曲线（壳温上升或不带散热器时额定输出电流会下降），避免过载引起永久性失效。 （4）SSR 在关断状态下输出两端不能实现完全的隔离，存在一定的漏电流,在较高电压下测试介质耐压和绝缘电阻在使用时，易发生触电事故。输出两端绝不可测试绝缘电阻或耐压。 固体继电器使用中应注意的问题 （1）在实际使用时，必须使产品的实际使用条件完全符合产品各项参数和特性曲线的要求。 （2）SSR 受温度影响较大，使用时要考虑

23、好散热(一般负载电流 5A 时应装散热片 )，当环境温度高时， SSR 的负载能力必然相应下降，因此选用SSR 时须留有一定的余量。 （3）当继电器处于导通状态时，将承受P=V（管压降） I（负载）的耗散功率。因此必须根据实际工作环境，合理选用散热器的尺寸或降低负载电流使用。电导率电导率电导率：水的导电性即水的电阻的倒数，通常用它来表示水的纯净度。 电导率是物体传导电流的能力。电导率测量仪的测量原理是将两块平行的极板，放到被测溶液中，在极板的两端加上一定的电势（通常为正弦波电压），然后测量极板间流过的电流。根据欧姆定律，电导率 (G)-电阻(R)的倒数，是由电压和电流决定的。 电导的基本单位是

24、西门子（ S），原来被称为姆欧，取电阻单位欧姆倒数之意。因为电导池的几何形状影响电导率值，所以标准的测量中用单位S/cm 来表示电导率，以补偿各种电极尺寸造成的差别。单位电导率（C）简单的说是所测电导（ G）与电导池常数(L/A)的乘积.这里的 L 为两块极板之间的液柱长度， A 为极板的面积。 =l=l/ (1)定义或解释 电阻率的倒数为电导率。 =1/ ；(2)单位: 在国际单位制中 ,电导率的单位是西门子 /米,其它单位有：s/cm，us/cm。1S/m=0.01s/cm=10000us/cm；(3)说明 电导率的物理意义是表示物质导电的性能。电导率越大则导电性能越强，反之越小。电导电极

25、有那些种类？有何不同用途？ 电导电极一般分为二电极式和多电极式两种类型。二电极式电导电极是目前国内使用最多的电导电极类型，实验式二电极式电导电极的结构是将二片铂片烧结在二平行玻璃片上，或圆形玻璃管的内壁上，调节铂片的面积和距离，就可以制成不同常数值的电导电极。通常有K=1、K=5、K=10 等类型。而在线电导率仪上使用的二电极式电导电极常制成圆柱形对称的电极。当K=1 时，常采用石墨，当 K=0.1、0.01 时，材料可以是不锈钢或钛合金。多电极式电导电极，一般在支持体上有几个环状的电极，通过环状电极的串联和并联的不同组合，可以制成不同常数的电导电极。环状电极的材料可以是石墨、不锈钢、钛合金和

26、铂金。电导电极还有四电极类型和电磁式类型。四电极电导电极的优点是可以避免电极极化带来的测量误差，在国外的实验式和在线式电导率仪上较多使用。电磁式电导电极的特点是适宜于测量高电导率的溶液，一般用于工业电导率仪中，或利用其测量原理制成单组分的浓度计，如盐酸浓度计、硝酸浓度计等。如何测定电导电极常数？为何要对常数进行校准？ 根据公式 K=S/G，电极常数 K 可以通过测量电导电极在一定浓度的KCL 溶液中的电导 G 来求得，此时 KCL 溶液的电导率 S 是已知的。由于测量溶液的浓度和温度不同，以及测量仪器的精度和频率也不同，电导电极常数 K 有时会出现较大的误差，使用一段时间后，电极常数也可能会有

27、变化，因此，新购的电导电极，以及使用一段时间后的电导电极，电极常数应重新测量标定，电导电极常数测量时应注意以下几点：1 测量时应采用配套使用的电导率仪，不要采用其它型号的电导率仪。2 测量电极常数的 KCL 溶液的温度，以接近实际被测溶液的温度为好。3 测量电极常数的 KCL 溶液的浓度，以接近实际被测溶液的浓度为好。电导率是物质传送电流的能力，是电阻率的倒数。在液体中常以电阻的倒数电导来衡量其导电能力的大小。水的电导是衡量水质的一个很重要的指标。它能反映出水中存在的电解质的程度。根据水溶液中电解质的浓度不同，则溶液导电的程度也不同。通过测定溶液的导电度来分析电解质在溶解中的溶解度。这就是电导

28、仪的基本分析方法。 溶液的电导率与离子的种类有关。同样浓度电解质，它们的电导率也不一样。通常是强酸的电导率最大，强碱和它与强酸生成的盐类次之，而弱酸和弱碱的电导率最小。因此，通过对水的电导的测定，对水质的概况就有了初步的了解。电导率 电阻率的倒数即称之为电导率 L。在液体中常以电阻的倒数电导来衡量其导电能力的大小。电导 L 的计算式如下式所示： L=l/R=S/l 电导的单位用姆欧又称西门子。用 S 表示，由于 S 单位太大。常采用毫西门子，微西门子单位 1S=103mS=106S。 当量电导 液体的电导仅说明溶液的导电性能与几何尺寸间的关系，未体现出溶液浓度与电性能的关系。为了能区分各种介质

29、组成溶液的导电性能，必须在电导率的要领 引入浓度的关系，这就提出了当量电导的概念。所谓的当量电导就是指把 1g 当量电解质的溶液全部置于相距为 1cm 的两板间的溶液的电导，符号“”。由于在电导率的基础上引入了浓度的概念。因此各种水溶液的导电来表示和比较了。在水质监测中，一般通过对溶液电导的测量可掌握水中所溶解的总无机盐类的浓度指标。温度对电导的影响 溶液的电阻是随温度升高而减小，即溶液的浓度一定时，它的电导率随着温度的升高而增加，其增加的幅度约为2%-1。另外同一类的电解质，当浓度不同时，它的温度系数也不一样。在低浓度时，电导率的温度之间的关系用下式表示： L1=L01+(t-t0)+(t-

30、t0)2由于第二项 (t-t0)2 之值较小，可忽略不计。在低温时的电导率与温度的关系可用以下近似值 L1=L01+(t-t0)表示，因此实际测量时必须加入温度补偿。 电导的温度系数 对于大多数离子，电导率的温度系数大约为+1.4%-13%-1 对于 H+和 OH-离子，电导率温度系数分别为 1.5%-1 和 1.8%-1，这个数值相对于电导率测量的准确度要求，一般为 1%或优于 1%，是不容忽视的。纯水的电导率 即使在纯水中也存在着 H+和 OH-两种离子，经常说，纯水是电的不良导体，但是严格地说水仍是一种很弱的电解质，它存在如下的电离平衡：H2OH+OH 或2H2OH3+O+OH- 其平衡

31、常数：KW=H+.OH-/H2O=10-14 式中 KW 称为水的离子积H+2=OH-2=10-14H+2=OH-2=10-7lH2O,0=OH-,0=349.82+198.6=548.42S/cm.mol2 已知水的密度 d25/H2O=0.9970781cm3 故原有假设为 1 的水分离子浓度只能达到 0.99707。实际上是仅 0.99707 份额的水离解成 0.99707.10-7 的H+和OH-，那么离解后的H+和OH-电导率的总和 KH2O 用下式求出：KH2O=CM/1000H2O =(0.99707.10-7/1000).548.42=0.05468S.cm-10.054S.c

32、m-1H2O=1/KH2O=1/0.0546810-9=18.29(M.cm)18.3(M.cm) 由水的离子积为 10-14 可推算出理论上的高纯水的极限电导为0.0547S.cm-1，电阻为 18.3M.cm(25)。 水的电导率的温度系数在不同电导率范围有不同的温度系数。对于常用的 1S.cm-1 的蒸馏水而言大约为+2.5%-1。因前些天用 BT137 驱动一个小功率交流电机，BT137 坏了几个 http:/ 相同的负载用固态继电器驱动，测试更长时间没有问题，所以拆解此固态继电器看看电路 拆开后的固态继电器，中间有一个棕色的电容被热风吹坏掉了；PCB 为双面板但焊盘只有一面，另一面为

33、全部覆铜并粘在金属板上 (原文件名:拆解开的固态继电器.jpg) 引用图片此固态继电器电路原理图： (原文件名:SSR_SCH.jpg) 引用图片SCH：点击此处下载 ourdev_550429.rar(文件大小:9K) (原文件名:SSR.rar) 此电路比较简单与 MOC3083 Datasheet 的参考电路没有多大差别，拆了且公布在此学习交流，应该没有版权问题吧。 拆之前刚焊了一小批如下原理的电路准备测试： (原文件名:AC_Switch_V1.1.jpg) 引用图片因为之前未确定 BT137 损坏的根本原因，所以拆解了一款固态继电器。对比看起来原理其实就是一光耦可控硅触发另一电流大的

34、可控硅。 把 OurAvr 上关于可控硅及固态继电器的贴子基本上都看了，并测试过这几种电路开启时，功率可控硅 T2-T1 端的波形，然后总结之前用 MOC3023 触发时所导致的损坏，可改进点点有： 1、改用过零触发光耦（本站友提示） ，且选耐压较大的，如 MOC3083 为 800V（原 MOC3023 为 400V,6个中埙坏过一个但未排除货源质量） 。 2、功率可控硅由 600V 改为 800V 或者更高耐压值（有两位本站网站之前案例提示） 。 3、降低压敏电阻门限值，由 470V 改为 390V（用于 220V 交流） 。 4、光耦输入端并接一电阻（本站友 Grant：如何用好可控硅

35、） 。 5、光耦输入端接一 104 电容（拆解的固态继电器） 。 6、固态继电器的元件全部封装起来，应该对其性能有所帮助。 总结了之后的原理图，正在测试（计划测一个月没问题的话就采用）： (原文件名:AC_Switch_V1.1.jpg) 引用图片SCH：点击此处下载 ourdev_550557.rar(文件大小:8K) (原文件名:AC_Swith_v1.1.rar) 这只是总结一些改进的方法，但是根本原因还是没有分析出来，在些请知道的网友指教一下。 根据测试过程的体会，附一些此次测试的波形，可以更易理解可控硅的使用方法。 希望能给初用可控硅的网友一点点参考。 以下图中主波形均为功率可控制硅

36、（固态继电器输出两引脚，或者 BT137 的 T2-T1 电压波形）： 1、固态继电器，驱动交流电机（15W,220V,60Hz,0.18A，以下同）： (原文件名:固态继电器驱动交流电机,开启,T2-T1 波形 1.jpg) 引用图片(原文件名:固态继电器驱动交流电机,开启,T2-T1 波形 1_放大 1.jpg) 引用图片(原文件名:固态继电器驱动交流电机,开启,T2-T1 波形 1_放大 2.jpg) 引用图片2、MOC3023 与 BT137 驱动交流电机： (原文件名:可控硅交流开关电路.jpg) (原文件名:BT137.T2-T1 & AC220V(MOC3023)_开启,波形 1

37、-1.jpg) 引用图片(原文件名:BT137.T2-T1 & AC220V(MOC3023)_开启,波形 1-2.jpg) 引用图片(原文件名:BT137.T2-T1 & AC220V(MOC3023)_开启,波形 1_局部 1.jpg) 引用图片(原文件名:BT137.T2-T1 & AC220V(MOC3023)_开启,波形 1_局部 2.jpg) 引用图片3、MOC3083 与 BT137 驱动交流电机： (原文件名:MOC3083 驱动 BT137 电路.jpg) 引用图片图中 R1 用的 150R。 (原文件名:BT137.T2-T1 & AC220V(MOC3083,R1=150

38、R)_开启,波形 2-1.jpg) 引用图片(原文件名:BT137.T2-T1 & AC220V(MOC3083,R1=150R)_开启,波形 2-2.jpg) 引用图片(原文件名:BT137.T2-T1 & AC220V(MOC3083,R1=150R)_开启,波形 2_局部放大 1.jpg) 引用图片(原文件名:BT137.T2-T1 & AC220V(MOC3083,R1=150R)_开启,波形 2_局部放大 2.jpg) 引用图片4、MOC3083 与 BT137 驱动 10W 灯泡（经电子变压器）： 此组图中，因为示波器的两通道地线是接在同一点的，所以其中一波形是反相的（RIGOL

39、的 DS5022M 示波器，在示波器上可以反相显示，通过 USB 到电脑后不行，而且把通道接交流直接测试，再接 USB，会导致市电短路跳闸，且几次之后示滤器 USB 就坏掉了，但电脑的 USB 没坏，这一组图是先把波形停在示波器上，再断开通道输入接 USB 传上来的） (原文件名:V 负载,V(BT137.T1-T2),开启,波形 1_整体.jpg) 引用图片(原文件名:V 负载,V(BT137.T1-T2),开启,波形 1_局部 1.jpg) 引用图片(原文件名:V 负载,V(BT137.T1-T2),开启,波形 1_局部 2.jpg) 引用图片固态继电器作为电子开关，其通断 无机械接触部件

40、，较普通电磁继 电器工作可靠、开关速度快、无噪声 与火化，加上控制电流小，能与一般 的 CMOS 电路兼容。因此，在日常的电 子制作与电子产品的开发中，多用固 态继电器代替普通的电磁继电器。 固态继电器一般由输入恒流控制 部分、光电耦合器隔离部分及输出功 率开关部分组成。当然，在已知输入 电压变化范围不大时，我们可以将恒 流部分省略掉。根据实际应用中负载 供电电源是交流还是直流，在制作时 可选用不同类型的光电耦合器及功率 开关元件。在供电电源为直流时，光 电耦合器可以选用 4N 系列(受光器件为 光敏三极管)，功率开关元件用晶体三 极管或达林顿复合管；供电电源为交 流时，光电耦合器可选用 MO

41、C306x 系 列（受光器件可看作光控的双向触发 二极管），功率开关元件用单向晶闸 管或双向晶闸管。工作原理工作原理 图 1 为交流固态继电器的原理图。 由 R1、R2、VT1、VT2 构成恒流电路， 保证控制电压大范围内变动时，光电 耦合器可靠地工作。控制端加上电压 时，电流流过 R1 使 VT2 导通，则VT1 也 导通，VT1 发射极与基极间电压保持在 0.6V 左右，即 R2 两端电压约为 0.6V，所 以流过 R2 的电流为 0.6/R2，则流过光 电耦合器的电流也为 0.6/R2，基本不随 控制电压的变化而变化。实测得，在 R1=47，控制电压在 330V 之间变化 时，VT2 的

42、集电极电流维持在 11mA 左 右，变化量不超过1mA。光电耦合器 实现了以光为介质的信号传输，使输 入 /输出端可靠隔离，隔离带耐压 1kV 以 上。功率开关选用双向晶闸管，R3 为 触发限流电阻，R4与 C 串联用来吸收瞬 间的高电压。 元器件选择元器件选择 恒流部分按图中的参数选取元 件，均无特殊要求。图 1 中的光电耦合 器分别选用了 4N25 与MOC3063 等便于 购买的型号。这两种光耦均采用双列直 插六脚封装，外形如图 2 所示，图 1中 标注了内部结构对应的引脚排列。功率 三极管或晶闸管的选取决定了固态继电 器的带负载能力，图 1 中 T 选用 BT136、 BCR3AM 时

43、，负载电流最大为 3A；选用 BCR10AM 时，最大电流为 10A。若负 载电流小于 1A，T 可用 MAC97A6 等型号 的小管，这将使制成的成品体积大大减 小。如果负载电流较大，必要时需要 给 VT4 和 T 加装一定大小的散热器。在 负载电源为 220V 时，C 的耐压值不小于 400V。笔者用的是彩电开关电源用的 耐压 1kV 的安规电容。 制作步骤制作步骤 整个电路十分简单，可以在一小 块多孔板上完成制作。制作时要注意 输入端与输出端要尽量远离，特别是 用于负载电源为交流 220V 时。笔者按 图 1 电路焊好的小板如题图所示，大 小为 30mm（长）18mm（宽） 20mm（高

44、）。留出了输入/输出端 4 个 引脚。为了便于区分，输入端采用了 较细的引线，且正极留得较长；输出 端采用较粗的引线，且两根一样长， 见图3。这样无需任何标示便可以根据 引线对引脚排列一目了然。焊好的小 板经测试无误后可以用热熔胶将其封 成一个整体，或者用大小适当的绝缘 外壳装起来。 制作好的固态继电器便可以在电 路中取代电磁继电器使用了。这种固 态继电器的工作下限电压低于 3V，上 限电压高于30V，因此通用性很强。 在本刊 2008 年第 4 期DIY 声控流水 彩灯中，将 10 个发光二极管换成这 种固态继电器来控制 10 组白炽彩灯 （当然，此时完全可以将恒流部分省 略），应该有不错的

45、效果。 可控硅是一种新型的半导体器件，它具有体积小、重量轻、效率高、寿命长、动作快以及使用方便等优点，目前交流调压器多采用可控硅调压器。这里介绍一台电路简单、装置容易、控制方便的可控硅交流调压器，这可用作家用电器的调压装置，进行 led/ target=_blank照明灯调光，电风扇调速、电熨斗调温等控制。这台调压器的输出功率达 100W，一般家用电器都能使用。1：电路原理：可控硅交流调压器由可控整流电路和触发电路两部分组成，其电路原里图如下图所示。从图中可知，二极管 D1D4 组成桥式整流电路，双基极二极管 T1 构成张弛振荡器作为可控硅的同步触发电路。当调压器接上市电后，220V 交流电通

46、过负载电阻 RL 经二极管 D1D4 整流，在可控硅 SCR的 A、K 两端形成一个脉动直流电压，该电压由电阻 R1 降压后作为触发电路的直流电源。在交流电的正半周时，整流电压通过 R4、W1 对电容 C 充电。当充电电压 Uc 达到 T1 管的峰值电压 Up 时，T1 管由截止变为导通，于是电容 C 通过 T1 管的 e、b1 结和 R2 迅速放电，结果在 R2 上获得一个尖脉冲。这个脉冲作为控制信号送到可控硅 SCR 的控制极，使可控硅导通。可控硅导通后的管压降很低，一般小于 1V，所以张弛振荡器停止工作。当交流电通过零点时，可控硅自关断。当交流电在负半周时，电容 C 又从新充电如此周而复

47、始，便可调整负载 RL 上的功率了。2：元器件选择 调压器的调节电位器选用阻值为 470K 的 WH114-1 型合成碳膜电位器，这种电位器可以直接焊在电路板上，电阻除 R1 要用功率为 1W 的金属膜电阻外，其佘的都用功率为 1/8W 的碳膜电阻。D1D4选用反向击穿电压大于 300V、最大整流电流大于 0.3A 的硅整流二极管,如 2CZ21B、2CZ83E、2DP3B 等。SCR 选用正向与反向电压大于 300V、额定平均电流大于 1A 的可控硅整流器件，如国产 3CT 系例。目前，各种电子产品应用于我们日常生活的方方面面，但是所有的电子产品都有一定的使用寿命，会随着使用时间的推移逐渐老

48、化电路测试实验箱被广泛采用，在恒温箱温度控制系统中，一般基于单片机设计，其执行器一般采用可控硅模块，控制算法采用双位控制方法、模糊控制方法、传统：PID 控制方法、模糊PID 控制方法等。采用可控硅模块作为执行机构电路实现比较复杂，并且系统可靠性难以保证。采用双位控制方法控制精度比较粗糙，简单模糊控制方法控制精读同样不能保证。对于具有大时滞特性的温度控制系统，传统 PID 控制和模糊 PID 控制方法都存在参数难以调整的缺点。基于以上分析，本文提出基于固态继电器和自整定 PID 算法的单片机恒温控制系统，具有电路简单可靠并且控制精度高的特点。1 固态继电器的分类及其工作原理11 固态继电器分类固态继电器(solid state relay，SSR)是用分离的电子元件、集成电路或芯片，及混合微电路技术结合发展起来的一种具有继电器特性的无触点电子开关。SSR 具有输入控制电压低、驱动电流小、无触点、电磁干扰小、绝缘耐压高、耐腐蚀、抗干扰能力强、寿命长、可靠性高等特点。按负载电源的类型不同可将 SSR 分为交流固态继电器(ACSSR)和直流固态继电器(DCSSR)。按 ACSSR 的控制触发方式不同，又可分为随机导通(P)型和过零触发(Z)型两种。P 型 ACSSR 是当控制信号输入后能立即导通，在负载电流过零时关断，因此在导