DIY固態繼電器：組裝說明和連接技巧

達林頓晶體管

如果負載非常強大，那麼通過它的電流可以達到
幾個安培。對於大功率晶體管，係數 $\beta$ 可以
不足。 （此外，從表中可以看出，對於強大的
晶體管，它已經很小了。）

在這種情況下，您可以使用兩個晶體管的級聯。首先
晶體管控制電流，從而打開第二個晶體管。這樣的
這種開關電路稱為達林頓電路。

在這個電路中，兩個晶體管的$\beta$ 係數相乘，即
讓您獲得非常高的電流傳輸係數。

為了提高晶體管的關斷速度，您可以連接每個
發射極和基極電阻。

電阻必須足夠大以不影響電流
基極 - 發射極。對於 5…12 V 的電壓，典型值為 5…10 kΩ。

達林頓晶體管可作為單獨的器件使用。例子
此類晶體管如表所示。

模型	$\beta$	$\max\ I_{k}$	$\max\ V_{ke}$
KT829V	750	8個	60 伏
BDX54C	750	8個	100 伏

否則，按鍵的操作保持不變。

的優點和缺點

與其他類型的繼電器不同，固態繼電器沒有移動觸點。該裝置中的電路開關是根據半導體製成的電子鑰匙的原理進行的。為了避免在創建固態繼電器時出現問題，有必要了解設備的工作原理及其設計。

但是，值得從描述其主要優點開始：

• 能夠切換強大的負載。
• 切換以高速發生。
• 高品質電流隔離。
• 能夠在短時間內承受嚴重的過載。

沒有機械繼電器具有類似的參數。固態繼電器 (SSR) 的範圍實際上是無限的。設計中沒有移動元件顯著增加了設備的使用壽命。但是，應該記住，該設備不僅具有優勢。 SSR 的某些特性是缺點。例如，在大功率設備運行期間，需要使用附加元件來去除熱能。

通常，散熱器的尺寸大大超過繼電器本身的尺寸。在這種情況下，設備的安裝有些困難。當器件閉合時，其中觀察到電流洩漏，這導致出現非線性電流-電壓特性。

因此，在使用 SSR 時，應注意開關電壓的特性。某些類型的設備只能在直流網絡中工作。

將固態繼電器連接到電路時，您需要提供防止誤報的方法。

固態 - 我應該使用它們嗎？

首先，我們還將考慮使用此類繼電器的可行性。例如，一個真實的案例：

不需要此類繼電器的另一種情況：

固態繼電器的過載和保護將在下面詳細討論，在這種情況下，建議使用傳統的接觸器，它可以很好地應對過載並且成本降低 10 倍。

因此，不值得追逐時尚，但最好應用清醒的計算。當前和財務的計算。

如果有人想到，您可以用鈴鐺按鈕或簧片開關啟動 10 kW 發動機！但這並不是那麼簡單，下面會詳細介紹。

用途和類型

電流控制繼電器是一種對輸入電流幅度的突然變化做出響應，並在必要時關閉某個用戶或整個供電系統的電源的裝置。其工作原理是比較外部電信號和瞬時響應（如果它們與設備的工作參數不匹配）。它用於操作發電機、泵、汽車發動機、機床、家用電器等。

有直流和交流電的設備類型：

1. 中間的;
2. 保護的;
3. 測量;
4. 壓力;
5. 時間。

當達到某個電流值時，中間裝置或最大電流繼電器（RTM、RST 11M、RS-80M、REO-401）用於打開或關閉某個電網的電路。它最常用於公寓或房屋，以增加對家用設備免受電壓和電流浪湧的保護。

熱或保護設備的工作原理是基於控制某個設備的觸點的溫度。它用於保護設備免於過熱。例如，如果熨斗過熱，那麼這種傳感器會自動關閉電源，並在設備冷卻後將其打開。

當出現一定的電流值時，靜態或測量繼電器 (REV) 有助於閉合電路觸點。它的主要目的是比較可用的網絡參數和所需的參數，以及快速響應它們的變化。

壓力開關（RPI-15、20、RPZH-1M、FQS-U、FLU 等）是控制液體（水、油、油）、空氣等所必需的。用於關閉泵或其他設備時設定的指標達到壓力。通常用於管道系統和汽車服務站。

當檢測到電流洩漏或其他網絡故障時，需要使用延時繼電器（製造商 EPL、丹佛斯以及 PTB 型號）來控制和減慢某些設備的響應。這種繼電保護裝置用於日常生活和工業中。它們可防止過早激活緊急模式、RCD（也是差動繼電器）和斷路器的操作。它們的安裝方案通常與在網絡中包含保護設備和差速器的原則相結合。

此外，還有電磁式電壓電流繼電器、機械式、固態等。

固態繼電器是一種單相設備，用於切換高電流（從 250 A 起），提供電流保護和電路隔離。在大多數情況下，這是為快速準確地響應網絡問題而設計的電子設備。另一個優點是這種電流繼電器可以手工製作。

按照設計，繼電器分為機械式和電磁式，現在，如上所述，分為電子式。機械可用於各種工況，不需要復雜的電路連接，耐用可靠。但同時，也不夠準確。因此，現在主要使用其更現代的電子同行。

選擇指南

由於功率半導體的電損耗，固態繼電器在負載切換時會發熱。這對開關電流的量施加了限制。 40 攝氏度的溫度不會導致設備的操作參數變差。但是，加熱到 60C 以上會大大降低開關電流的允許值。在這種情況下，繼電器可能會進入不受控制的操作模式並發生故障。

因此，在繼電器在標稱模式下，尤其是“重載”模式（電流長期切換超過 5 A）下長期運行期間，需要使用散熱器。在負載增加的情況下，例如，在“感應”性質的負載（螺線管、電磁鐵等）的情況下，建議選擇具有大電流裕量的設備 - 2-4 倍，在控制異步電動機，6-10倍電流裕量。

在與大多數類型的負載一起工作時，繼電器的開啟會伴隨著不同持續時間和幅度的電流浪湧，選擇時必須考慮其值：

• 純有源（加熱器）負載提供盡可能低的電流浪湧，當使用切換到“0”的繼電器時，幾乎可以消除這種浪湧；
• 白熾燈、鹵素燈打開時，通過的電流是標稱值的 7 ... 12 倍；
• 熒光燈在最初幾秒內（最長 10 秒）會產生短期電流浪湧，比額定電流高 5 ... 10 倍；
• 汞燈在最初的 3-5 分鐘內會產生三倍電流過載；
• 交流電磁繼電器繞組：電流為額定電流的3～10倍，持續1-2個週期；
• 螺線管繞組：電流是標稱電流的 10 ... 20 倍，持續 0.05 - 0.1 s；
• 電動機：電流為額定電流的 5 ... 10 倍，持續 0.2 - 0.5 s；
• 在零電壓階段接通時具有可飽和磁芯的高感性負載（變壓器處於空閒狀態）：電流為標稱電流的 20 ... 40 倍，持續 0.05 - 0.2 s；
• 以接近 90° 的相位接通時的容性負載：電流是標稱電流的 20 ... 40 倍，持續時間從幾十微秒到幾十毫秒。

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承受電流過載的能力以“衝擊電流”的大小為特徵。這是給定持續時間（通常為 10 毫秒）的單個脈衝的幅度。為了 直流繼電器 該值通常比最大允許直流電流值高 2-3 倍，對於晶閘管繼電器，該比率約為 10。對於任意持續時間的電流過載，可以從經驗依賴性出發：過載持續時間增加一個數量級導致允許的電流幅度減小。最大負載的計算如下表所示。

用於計算固態繼電器最大負載的表格。

對特定負載的額定電流的選擇，應在繼電器額定電流的裕度與引入降低啟動電流的附加措施（限流電阻、電抗器等）之間的比值。

為了增加器件對脈衝噪聲的抵抗力，外部電路與開關觸點並聯放置，由串聯的電阻和電容組成（RC 電路）。為了更全面地保護負載側的過電壓源，有必要將保護壓敏電阻與 SSR 的每一相並聯。

方案 固態繼電器連接.

切換感性負載時，必須使用保護壓敏電阻。壓敏電阻所需值的選擇取決於為負載供電的電壓，並通過以下公式計算：Uvaristor = (1.6 ... 1.9) x Uload。

壓敏電阻的類型是根據設備的具體特性確定的。國內最流行的壓敏電阻有以下系列：CH2-1、CH2-2、VR-1、VR-2。固態繼電器為輸入和輸出電路以及載流電路與器件結構元件提供了良好的電流隔離，因此無需額外的電路隔離措施。

製造工藝特點

加熱元件的負載為 W。
輸入是設置了恆定電阻的初級電路。
通常，為了使任何電氣機構起作用，會使用定期關閉和打開的觸點。
W量級的輸出功率。在電路中有兩個輸入選項：直接到光耦合器二極管的控制輸入和通過晶體管提供的輸入信號。該裝置中的電路開關是根據半導體製成的電子鑰匙的原理進行的。
選擇冷卻器的建議在特定固態繼電器的技術文檔中給出，因此不可能給出通用的建議。在某些條件下，固態繼電器可用於啟動感應電動機。

因此，在一個半週期內，在輸入信號的移除和負載電流的斷開之間存在最大可能的關斷延遲。控制電路和負載之間的高質量隔離。這些靜音繼電器是接觸器和啟動器的良好替代品。家用照明調光器採用相同的調節原理。當直流輸入電壓信號被移除時，輸出不會突然關閉，因為在觸發導通後，用作開關器件的晶閘管或三端雙向可控矽開關會在半個週期的剩餘時間內保持導通，直到負載電流降至電流以下持有設備，此時它會關閉。

視頻：固態繼電器測試。有必要突出固態繼電器的以下特性： 借助光隔離，為電子設備的各種電路提供隔離。在固態模型中，這個角色由晶閘管、晶體管和三端雙向可控矽開關承擔。

在它的幫助下，聯繫人被吸引。保護可以位於繼電器外殼內部，也可以單獨設置

請注意，對於三端雙向可控矽，結論通常是模棱兩可的，因此需要提前檢查。為了向負載施加電壓，使用了一個開關電路，該電路包括一個晶體管、一個矽二極管和一個雙向可控矽

在此示例中，歐姆和歐姆之間的任何首選電阻值都可以。
固態繼電器代替接觸器。

負載功率控制選項

今天，電源管理有兩種主要選擇。讓我們更詳細地考慮它們：

1. 相位控制。這裡，負載中 I 的輸出信號具有正弦曲線的形式。輸出電壓設置為 10%、50% 和 90%。這種方案的優點是顯而易見的——輸出信號的平滑度，連接不同類型負載的能力。減號 - 切換過程中存在干擾。
2. 開關控制（在從零過渡的過程中）。該控制方法的優點是在固態繼電器運行期間不會產生干擾開關過程中三次諧波的干擾。的缺點 - 有限的應用。該控制方案適用於容性和阻性負載。不建議將其與高感性負載一起使用。

儘管價格較高，但固態繼電器將逐漸取代帶觸點的標準器件。這是由於它們的可靠性、無噪音、易於維護和使用壽命長。

如果您正確處理設備的選擇和安裝，則存在缺陷不會產生負面影響。

的優點和缺點

對於固態繼電器的製造，您可以使用由控制電路和三端雙向可控矽開關組成的鏈。要改善散熱的過程，應該使用導熱膏，將其放置在鋁基板和半導體元件的整個接觸區域上。這是因為交流開關固態繼電器使用可控矽和雙向可控矽作為輸出開關器件，在輸入斷開後繼續導通，直到流過器件的交流電流降至其閾值以下或保持其值電流。適用於驅動電阻、電容和電感負載。
在這種情況下，需要選擇一個功率足夠的電源來開啟整個繼電器組。
但如果電流很高，元件就會強烈加熱。
在嘗試自己製作固態繼電器之前，先熟悉此類設備的基本設計，了解其工作原理是合乎邏輯的。繼電器連接方案 所有這類半導體器件都分為幾個部分，包括：輸入部分、光隔離、觸發器，以及開關和保護電路。
在這種情況下，峰值短期電流值可以達到A。
切換以高速發生。澆注料 優缺點 與其他類型的繼電器不同，固態繼電器沒有動觸點。
大多數標準固態繼電器的輸出電路配置為僅執行一種類型的開關動作，相當於機電繼電器的常開單極單極 SPST-NO 操作模式。 MOC 光電三端雙向可控矽隔離器具有相同的特性，但具有內置的過零檢測功能，允許負載在切換感性負載時接收全功率而不會產生大的浪湧電流。
第357課 固態繼電器

如何用自己的雙手製作 TTR？

考慮到設備（單片）的設計特點，電路不是按照慣例組裝在 textolite 板上，而是通過表面安裝。

這個方向有很多電路解決方案。具體選項取決於所需的開關功率和其他參數。

用於電路組裝的電子元件

用自己的雙手實際掌握和構建固態繼電器的簡單電路的元素列表如下：

1. 光耦型MOS3083。
2. 雙向可控矽 VT139-800。
3. 晶體管系列KT209。
4. 電阻器、穩壓二極管、LED。

所有指定的電子元件均按照以下方案通過表面貼裝進行焊接：

由於在控制信號產生電路中使用了 MOS3083 光耦，輸入電壓值可以在 5 到 24 伏之間變化。

並且由於由齊納二極管和限流電阻組成的鏈，通過控制 LED 的電流被降低到盡可能小。該解決方案確保了控制 LED 的較長使用壽命。

檢查組裝電路的性能

必須檢查組裝電路的可操作性。在這種情況下，不必通過雙向可控矽將 220 伏的負載電壓連接到開關電路。連接一個測量設備 - 一個與三端雙向可控矽開關線路並聯的測試儀就足夠了。

測試儀的測量模式必須設置為“mOhm”，並為控制電壓產生電路施加電源（5-24V）。如果一切正常，測試儀應顯示從“mΩ”到“kΩ”的電阻差異。

單片外殼裝置

在未來固態繼電器的外殼底部，將需要一塊 3-5 毫米厚的鋁板。板的尺寸並不重要，但必須滿足在加熱此電子元件時從三端雙向可控矽開關有效散熱的條件。

鋁板表面必須平整。此外，有必要處理兩面 - 用細砂紙清潔，拋光。

在下一階段，準備好的板配備“模板” - 用厚紙板或塑料製成的邊框粘在周邊。你應該得到一種盒子，稍後將填充環氧樹脂。

在創建的盒子內，放置了一個由“天篷”組裝而成的固態繼電器的電子電路。只有三端雙向可控矽開關放置在鋁板的表面上。

其他電路部件或導體不得接觸鋁基板。三端雙向可控矽開關與外殼的那部分一起應用於鋁，該外殼設計用於安裝在散熱器上。

三端雙向可控矽外殼與鋁基板的接觸區域應使用導熱膏。某些品牌的帶有非絕緣陽極的三端雙向可控矽開關必須通過雲母墊片安裝。

三端雙向可控矽開關必須用某種負載緊緊地壓在底座上，並用環氧樹脂膠澆注在周邊或以某種方式固定，而不會干擾基板背面的表面（例如，用鉚釘）。

化合物的製備和澆注身體

為了製造電子設備的固體，有必要製造一種化合物混合物。複合混合物的組成基於兩個組分：

1. 不含固化劑的環氧樹脂。
2. 雪花石膏粉。

由於添加了雪花石膏，主人一次解決了兩個問題 - 他以標稱消耗的環氧樹脂接收大量的澆注料，並創造出最佳稠度的填充物。

混合物必須充分混合，然後可以加入硬化劑並再次充分混合。接下來，將“鉸接”裝置小心地倒入帶有創建化合物的紙板箱內。

填充至上層，僅將控制 LED 的部分頭部留在表面上。最初，化合物的表面可能看起來並不完全光滑，但一段時間後，畫面會發生變化。剩下的只是等待鑄件完全凝固。

事實上，可以使用任何合適的鑄造解決方案。主要標準是鑄件成分不應導電，加上凝固後應形成良好的鑄件剛度。固態繼電器的模製體是一種保護電子電路免受意外物理損壞的保護。

固態繼電器的分類

繼電器應用是多種多樣的，因此，它們的設計特點可能會有很大差異，具體取決於特定自動電路的需要。 TSR 根據連接的相數、工作電流的類型、設計特點和控制電路的類型進行分類。

按連接相數

固態繼電器用於家用電器和工業自動化，工作電壓為 380 V。

因此，這些半導體器件，根據相數的不同，分為：

• 單相；
• 三相。

單相 SSR 允許您使用 10-100 或 100-500 A 的電流。它們使用模擬信號進行控制。

建議將不同顏色的線連接到三相繼電器，以便在安裝設備時正確連接

三相固態繼電器能夠通過10-120 A範圍內的電流。它們的裝置採用可逆工作原理，確保同時調節多個電路的可靠性。

通常，三相 SSR 用於為感應電機供電。由於高啟動電流，快速熔斷器必須包含在其控制電路中。

按工作電流類型

固態繼電器無法配置或重新編程，因此只能在一定的網絡電氣參數範圍內正常工作。

根據需要，SSR 可以由具有兩種電流的電路控制：

• 永恆的;
• 變量。

類似地，可以根據有源負載的電壓類型對 TTR 進行分類。家用電器中的大多數繼電器以可變參數運行。

世界上任何一個國家都沒有直流電作為主要的電力來源，所以這類繼電器的範圍很窄

恆流控制器件的特點是可靠性高，調節電壓為3-32V，可承受寬溫度範圍（-30..+70°C），特性無明顯變化。

交流電控制的繼電器控制電壓為3-32V或70-280V，具有電磁干擾低、響應速度快的特點。

按設計特點

固態繼電器通常安裝在公寓的通用電氣面板中，因此許多型號都有用於安裝在 DIN 導軌上的安裝塊。

此外，在 TSR 和支撐面之間還有特殊的散熱器。它們允許您在高負載下冷卻設備，同時保持其性能。

繼電器主要通過一個特殊的支架安裝在 DIN 導軌上，該支架還有一個附加功能 - 它可以在設備運行期間去除多餘的熱量

在繼電器和散熱片之間，建議塗一層導熱膏，這樣可以增加接觸面積，增加傳熱。也有設計用於用普通螺絲固定在牆上的 TTR。

按控制方案類型

技術可調繼電器的工作原理並不總是要求其瞬時操作。

因此，製造商開發了幾種SSR控制方案，用於各個領域：

1. 零控制。此用於控制固態繼電器的選項假定僅在電壓值為 0 時運行。它用於具有電容、電阻（加熱器）和弱電感（變壓器）負載的設備。
2. 立即的。當施加控制信號時需要突然啟動繼電器時使用。
3. 階段。它涉及通過改變控制電流的參數來調節輸出電壓。它用於平滑地改變加熱或照明的程度。

固態繼電器在許多其他不太重要的參數上也有所不同。

因此，在購買 TSR 時，重要的是要了解所連接設備的操作方案，以便為其購買最合適的調整設備。

必須提供電力儲備，因為繼電器具有頻繁過載而迅速消耗的運行資源。