直流固態(tài)繼電器工作原理、選型及應(yīng)用接線方式

 技術(shù)文章     |      2021-07-11 13:55

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6A,12A導(dǎo)軌安裝直流固態(tài)繼電器 0-100A 直流固態(tài)繼電器
0-20 A 線路板直流固態(tài)繼電器 160A 大電流直流固態(tài)繼電器

 

 

1、直流固態(tài)繼電器介紹

DC直流固態(tài)繼電器的應(yīng)用越來越廣泛,其中主要原因之一就是直流固態(tài)繼電器開關(guān)時(shí)沒有運(yùn)動(dòng)部件,不會(huì)產(chǎn)生電弧,也不會(huì)有機(jī)械損壞。然而,將直流固態(tài)繼電器應(yīng)用在一些感性負(fù)載上時(shí),有些問題我們必須提前考慮。

2、直流固態(tài)繼電器應(yīng)用接線

因?yàn)橹绷鞴虘B(tài)繼電器輸入端子和輸出端子之間有高達(dá)3750 Vrms的隔離電壓,因此控制信號輸入與負(fù)載輸出連接之間是沒有什么關(guān)聯(lián)的。如Fig.1 圖所示,控制信號可以是源電流型或者灌電流型設(shè)置,負(fù)載可以接在直流固態(tài)繼電器的正端,也可以接在直流固態(tài)繼電器的負(fù)端。直流固態(tài)繼電器也可以用來做電平轉(zhuǎn)換電路,因?yàn)榭刂戚斎攵撕拓?fù)載輸出端兩部分電路之間沒有任何電氣上的關(guān)系。

直流固態(tài)繼電器控制端與負(fù)載端接線方式.jpg

當(dāng)負(fù)載是感性負(fù)載時(shí),在直流固態(tài)繼電器斷開負(fù)載端電路時(shí),需要加一些特別的保護(hù)來保護(hù)直流固態(tài)繼電器。電流通過感性負(fù)載時(shí),會(huì)產(chǎn)生一定的磁通量,產(chǎn)生的磁通量存儲(chǔ)了一定的能量。當(dāng)直流固態(tài)繼電器斷開電路時(shí),磁通量產(chǎn)生突變,產(chǎn)生一個(gè)帶極性的感應(yīng)電動(dòng)勢(感應(yīng)電壓)阻止電流減小,如Fig 2 所示:

感應(yīng)電流圖.jpg

如果沒有電路使產(chǎn)生的感應(yīng)電流通過,磁通量的突變會(huì)產(chǎn)生一個(gè)很高的感應(yīng)電動(dòng)勢,這個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢可能超過電路中每一個(gè)元件的最高耐受電壓值,其中也包括元件之一的直流固態(tài)繼電器。對于直流固態(tài)繼電器來說,就會(huì)導(dǎo)致輸出功率半導(dǎo)體器件或者驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體器件損壞而導(dǎo)通。在很多情況下,這種損壞對半導(dǎo)體器件是永久性的損壞,從而導(dǎo)致固態(tài)繼電器永久損壞。

在大多數(shù)應(yīng)用回路中,直接為感應(yīng)電流提供一回路,通??梢圆捎眠B接一續(xù)流二極管來實(shí)現(xiàn),如Fig.A所示:

除非在當(dāng)感應(yīng)電流仍然通過續(xù)流二極時(shí),直流固態(tài)繼電器又將被接通的情況下,可以采用普通恢復(fù)型續(xù)流二極管。然而,如果在負(fù)載電流還未完全釋放完,直流固態(tài)繼電器又要被接通的情況下,則要用快速恢復(fù)型二極管替代。快速恢復(fù)型二極管可以降低瞬時(shí)涌入電流幅度和持續(xù)時(shí)間。

在有些應(yīng)用中需要快速釋放感應(yīng)電流(如盡快打開電磁閥)。如果需要快速釋放感應(yīng)電流,根據(jù)E = L * di/dt,釋放回路必須設(shè)計(jì)成能夠產(chǎn)生高電壓。E是由于磁通量突變產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢,L是負(fù)載感應(yīng)系數(shù),di/dt是電流變化速率。顯然,L是一個(gè)固定值,E值越大,di/dt也越大,電流也越快釋放到0值。提高產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢形成更好的續(xù)流回路,可以采用齊納擊穿二極管或TVS管(如Fig.3(b))替代普通二極管(Fig.3(a))。我們必須意識到直流固態(tài)繼電器兩端的電壓是負(fù)載電壓E與齊納擊穿二極管或TVS管電壓之和。因此,比如對于48VDC電源和100VDC額定電壓的直流固態(tài)繼電器應(yīng)用來說,在最大電流負(fù)載條件下,續(xù)流元件兩端的電壓最大不能超過52Vdc。

另外一種可替代的方法是,將齊納擊穿二極管或TVS管并聯(lián)在直流固態(tài)繼電器的輸出端子上,如Fig.3(c)所示。在這種情況下,箝位電壓可以達(dá)到100Vdc。然而,因?yàn)榇穗妷菏桥c48Vdc電源電壓串聯(lián),最終的效果與將箝位元件跨接在負(fù)載兩端一樣,感性負(fù)載產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢不能超過52Vdc。

3、 結(jié)論

直流固態(tài)繼電器選型,直流固態(tài)繼電器如何選)直流固態(tài)繼電器給電路設(shè)計(jì)者在控制信號輸入和負(fù)載電壓方面提供了相當(dāng)多的靈活性。但是必須注意,直流固態(tài)繼電器用于控制感性負(fù)載時(shí),要確保直流固態(tài)繼電器關(guān)斷時(shí),感生電動(dòng)勢不要超過直流固態(tài)繼電器的電壓等級。通??梢圆捎美m(xù)流二極管來實(shí)現(xiàn),在一些需要產(chǎn)生高感應(yīng)電動(dòng)勢以快速釋放電流的場合,齊納擊穿二極管或TVS管可以用來提高感應(yīng)電動(dòng)勢,為感性負(fù)載提供更快的電流釋放回路。 

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