DIY固态继电器：组装说明和连接技巧

达林顿晶体管

如果负载非常强大，那么通过它的电流可以达到
几个安培。对于大功率晶体管，系数 $\beta$ 可以
不足。 （此外，从表中可以看出，对于强大的
晶体管，它已经很小了。）

在这种情况下，您可以使用两个晶体管的级联。首先
晶体管控制电流，从而打开第二个晶体管。这样的
这种开关电路称为达林顿电路。

在这个电路中，两个晶体管的$\beta$ 系数相乘，即
让您获得非常高的电流传输系数。

为了提高晶体管的关断速度，您可以连接每个
发射极和基极电阻。

电阻必须足够大以不影响电流
基极 - 发射极。对于 5…12 V 的电压，典型值为 5…10 kΩ。

达林顿晶体管可作为单独的器件使用。例子
此类晶体管如表所示。

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

否则，按键的操作保持不变。

的优点和缺点

与其他类型的继电器不同，固态继电器没有移动触点。该装置中的电路开关是根据半导体制成的电子钥匙的原理进行的。为了避免在创建固态继电器时出现问题，有必要了解设备的工作原理及其设计。

但是，值得从描述其主要优点开始：

• 能够切换强大的负载。
• 切换以高速发生。
• 高品质电流隔离。
• 能够在短时间内承受严重的过载。

没有机械继电器具有类似的参数。固态继电器 (SSR) 的范围实际上是无限的。设计中没有移动元件显着增加了设备的使用寿命。但是，应该记住，该设备不仅具有优势。 SSR 的某些特性是缺点。例如，在大功率设备运行期间，需要使用附加元件来去除热能。

通常，散热器的尺寸大大超过继电器本身的尺寸。在这种情况下，设备的安装有些困难。当器件闭合时，其中观察到电流泄漏，这导致出现非线性电流-电压特性。

因此，在使用 SSR 时，应注意开关电压的特性。某些类型的设备只能在直流网络中工作。

将固态继电器连接到电路时，您需要提供防止误报的方法。

固态 - 我应该使用它们吗？

首先，我们还将考虑使用此类继电器的可行性。例如，一个真实的案例：

不需要此类继电器的另一种情况：

固态继电器的过载和保护将在下面详细讨论，在这种情况下，建议使用传统的接触器，它可以很好地应对过载并且成本降低 10 倍。

因此，不值得追逐时尚，但最好应用清醒的计算。当前和财务的计算。

如果有人想到，您可以使用铃按钮或簧片开关启动 10 kW 发动机！但这并不是那么简单，下面会详细介绍。

用途和类型

电流控制继电器是一种对输入电流幅度的突然变化做出响应，并在必要时关闭某个用户或整个供电系统的电源的装置。其工作原理是比较外部电信号和瞬时响应（如果它们与设备的工作参数不匹配）。它用于操作发电机、泵、汽车发动机、机床、家用电器等。

有直流和交流电的设备类型：

1. 中间的;
2. 保护的;
3. 测量;
4. 压力;
5. 时间。

当达到某个电流值时，使用中间装置或最大电流继电器（RTM、RST 11M、RS-80M、REO-401）来打开或关闭某个电网的电路。它最常用于公寓或房屋，以增加对家用设备免受电压和电流浪涌的保护。

热或保护设备的工作原理是基于控制某个设备的触点的温度。它用于保护设备免于过热。例如，如果熨斗过热，那么这种传感器会自动关闭电源，并在设备冷却后将其打开。

当出现一定的电流值时，静态或测量继电器 (REV) 有助于闭合电路触点。它的主要目的是比较可用的网络参数和所需的参数，以及快速响应它们的变化。

压力开关（RPI-15、20、RPZH-1M、FQS-U、FLU 等）是控制液体（水、油、油）、空气等所必需的。用于关闭泵或其他设备时设定的指标达到压力。常用于管道系统和汽车服务站。

当检测到电流泄漏或其他网络故障时，需要使用延时继电器（制造商 EPL、丹佛斯以及 PTB 型号）来控制和减慢某些设备的响应。这种继电保护装置用于日常生活和工业中。它们可防止过早激活紧急模式、RCD（也是差动继电器）和断路器的操作。它们的安装方案通常与在网络中包含保护设备和差速器的原则相结合。

此外，还有电磁式电压电流继电器、机械式、固态等。

固态继电器是一种单相设备，用于切换高电流（从 250 A 起），提供电流保护和电路隔离。在大多数情况下，这是为快速准确地响应网络问题而设计的电子设备。另一个优点是这种电流继电器可以手工制作。

按照设计，继电器分为机械式和电磁式，现在，如上所述，分为电子式。机械可用于各种工况，不需要复杂的电路连接，耐用可靠。但同时，也不够准确。因此，现在主要使用其更现代的电子同行。

选择指南

由于功率半导体中的电损耗，固态继电器在负载切换时会发热。这对开关电流的量施加了限制。 40 摄氏度的温度不会导致设备的运行参数变差。但是，加热到 60C 以上会大大降低开关电流的允许值。在这种情况下，继电器可能会进入不受控制的操作模式并发生故障。

因此，在继电器在标称模式下，尤其是“重载”模式（电流长期切换超过 5 A）下长期运行期间，需要使用散热器。在负载增加的情况下，例如，在“感应”性质的负载（螺线管、电磁铁等）的情况下，建议选择具有大电流裕量的设备 - 2-4 倍，在控制异步电动机，6-10倍电流裕量。

在与大多数类型的负载一起工作时，继电器的开启会伴随着不同持续时间和幅度的电流浪涌，选择时必须考虑其值：

• 纯有源（加热器）负载提供尽可能低的电流浪涌，这在使用切换到“0”的继电器时几乎可以消除；
• 白炽灯、卤素灯打开时，通过的电流是标称值的 7 ... 12 倍；
• 荧光灯在最初几秒内（最长 10 秒）会产生短期电流浪涌，比额定电流高 5 到 10 倍；
• 汞灯在最初的 3-5 分钟内会产生三倍电流过载；
• 交流电磁继电器绕组：电流为额定电流的3～10倍，持续1-2个周期；
• 螺线管绕组：电流是标称电流的 10 ... 20 倍，持续 0.05 - 0.1 s；
• 电动机：电流为额定电流的 5 ... 10 倍，持续 0.2 - 0.5 s；
• 在零电压阶段接通时具有可饱和磁芯的高感性负载（变压器处于空闲状态）：电流为标称电流的 20 ... 40 倍，持续 0.05 - 0.2 s；
• 以接近 90° 的相位接通时的容性负载：电流是标称电流的 20 ... 40 倍，持续时间从几十微秒到几十毫秒。

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承受电流过载的能力以“冲击电流”的大小为特征。这是给定持续时间（通常为 10 毫秒）的单个脉冲的幅度。为了 直流继电器 该值通常比最大允许直流电流值高 2-3 倍，对于晶闸管继电器，该比率约为 10。对于任意持续时间的电流过载，可以从经验依赖性出发：过载持续时间增加一个数量级导致允许的电流幅度减小。最大负载的计算如下表所示。

用于计算固态继电器最大负载的表格。

对特定负载的额定电流的选择，应在继电器额定电流的裕度与引入降低启动电流的附加措施（限流电阻、电抗器等）之间的比值。

为了增加器件对脉冲噪声的抵抗力，外部电路与开关触点并联放置，由串联的电阻和电容组成（RC 电路）。为了更全面地保护负载侧的过电压源，有必要将保护压敏电阻与 SSR 的每一相并联。

方案 固态继电器连接.

切换感性负载时，必须使用保护压敏电阻。压敏电阻所需值的选择取决于为负载供电的电压，并通过以下公式计算：Uvaristor = (1.6 ... 1.9) x Uload。

压敏电阻的类型是根据设备的具体特性确定的。国内最流行的压敏电阻有以下系列：CH2-1、CH2-2、VR-1、VR-2。固态继电器为输入和输出电路以及载流电路与器件结构元件提供了良好的电流隔离，因此无需额外的电路隔离措施。

制造工艺特点

加热元件的负载为 W。
输入是设置了恒定电阻的初级电路。
通常，为了使任何电气机构起作用，使用定期关闭和打开的触点。
W量级的输出功率。在电路中有两个输入选项：直接到光耦合器二极管的控制输入和通过晶体管提供的输入信号。该装置中的电路开关是根据半导体制成的电子钥匙的原理进行的。
选择冷却器的建议在特定固态继电器的技术文档中给出，因此不可能给出通用的建议。在某些条件下，固态继电器可用于启动感应电动机。

因此，在一个半周期内，在输入信号的移除和负载电流的断开之间存在最大可能的关断延迟。控制电路和负载之间的高质量隔离。这些静音继电器是接触器和启动器的良好替代品。家用照明调光器采用相同的调节原理。当直流输入电压信号被移除时，输出不会突然关闭，因为在触发导通后，用作开关器件的晶闸管或三端双向可控硅开关会在剩余的半个周期内保持导通，直到负载电流降至电流以下持有设备，此时它会关闭。

视频：固态继电器测试。有必要突出固态继电器的以下特性： 借助光隔离，为电子设备的各种电路提供隔离。在固态模型中，这个角色由晶闸管、晶体管和三端双向可控硅开关承担。

在它的帮助下，联系人被吸引。保护可以位于继电器外壳内部，也可以单独设置

请注意，对于三端双向可控硅，结论通常是模棱两可的，因此需要提前检查。为了向负载施加电压，使用了一个开关电路，该电路包括一个晶体管、一个硅二极管和一个双向可控硅

在这个例子中，欧姆和欧姆之间的任何首选电阻值都可以。
固态继电器代替接触器。

负载功率控制选项

今天，电源管理有两种主要选择。让我们更详细地考虑它们：

1. 相位控制。这里，负载中 I 的输出信号具有正弦曲线的形式。输出电压设置为 10%、50% 和 90%。这种方案的优点是显而易见的——输出信号的平滑性、连接不同类型负载的能力。减号 - 切换过程中存在干扰。
2. 开关控制（在从零过渡的过程中）。该控制方法的优点是在固态继电器运行期间不会产生干扰开关过程中三次谐波的干扰。的缺点 - 有限的应用。这种控制方案适用于容性和阻性负载。不建议将其与高感性负载一起使用。

尽管价格较高，但固态继电器将逐渐取代带触点的标准器件。这是由于它们的可靠性、无噪音、易于维护和使用寿命长。

如果您正确处理设备的选择和安装，则存在缺陷不会产生负面影响。

的优点和缺点

对于固态继电器的制造，您可以使用由控制电路和三端双向可控硅开关组成的链。要改善散热的过程，应该使用导热膏，将其放置在铝基板和半导体元件的整个接触区域上。这是因为交流开关固态继电器使用可控硅和双向可控硅作为输出开关器件，在输入断开后继续导通，直到流过器件的交流电流降至其阈值以下或保持其值电流。适用于驱动电阻、电容和电感负载。
在这种情况下，需要选择一个功率足够的电源来开启整个继电器组。
但如果电流很高，元件就会强烈加热。
在尝试自己制作固态继电器之前，先熟悉此类设备的基本设计，了解其工作原理是合乎逻辑的。继电器连接方案 所有这类半导体器件都分为几个部分，包括：输入部分、光隔离、触发器，以及开关和保护电路。
在这种情况下，峰值短期电流值可以达到A。
切换以高速发生。浇注料 优缺点 与其他类型的继电器不同，固态继电器没有动触点。
大多数标准固态继电器的输出电路配置为仅执行一种类型的开关动作，相当于机电继电器的常开单极单极 SPST-NO 操作模式。 MOC 光电三端双向可控硅隔离器具有相同的特性，但具有内置的过零检测功能，允许负载在切换感性负载时接收全功率而不会产生大的浪涌电流。
第357课 固态继电器

如何用自己的双手制作 TTR？

考虑到设备（单片）的设计特点，电路不是按照惯例组装在 textolite 板上，而是通过表面安装。

这个方向有很多电路解决方案。具体选项取决于所需的开关功率和其他参数。

用于电路组装的电子元件

用自己的双手实际掌握和构建固态继电器的简单电路的元素列表如下：

1. 光耦型MOS3083。
2. 双向可控硅 VT139-800。
3. 晶体管系列KT209。
4. 电阻器、稳压二极管、LED。

所有指定的电子元件均按照以下方案通过表面贴装进行焊接：

由于在控制信号产生电路中使用了 MOS3083 光耦，输入电压值可以在 5 到 24 伏之间变化。

并且由于由齐纳二极管和限流电阻组成的链，通过控制 LED 的电流被降低到尽可能小。该解决方案确保了控制 LED 的较长使用寿命。

检查组装电路的性能

必须检查组装电路的可操作性。在这种情况下，不必通过双向可控硅将 220 伏的负载电压连接到开关电路。连接一个测量设备 - 一个与三端双向可控硅开关线路并联的测试仪就足够了。

测试仪的测量模式必须设置为“mOhm”，并为控制电压产生电路施加电源（5-24V）。如果一切正常，测试仪应显示从“mΩ”到“kΩ”的电阻差异。

单片外壳装置

在未来固态继电器的外壳底部，将需要一块 3-5 毫米厚的铝板。板的尺寸并不重要，但必须满足在加热此电子元件时从三端双向可控硅开关有效散热的条件。

铝板表面必须平整。此外，有必要处理两面 - 用细砂纸清洁，抛光。

在下一阶段，准备好的板配备“模板” - 用厚纸板或塑料制成的边框粘在周边。你应该得到一种盒子，稍后将填充环氧树脂。

在创建的盒子内，放置了一个由“天篷”组装而成的固态继电器的电子电路。只有三端双向可控硅开关放置在铝板的表面上。

其他电路部件或导体不得接触铝基板。三端双向可控硅开关与外壳的那部分一起应用于铝，该外壳设计用于安装在散热器上。

三端双向可控硅外壳与铝基板的接触区域应使用导热膏。某些品牌的带有非绝缘阳极的三端双向可控硅开关必须通过云母垫片安装。

三端双向可控硅开关必须用某种负载紧紧地压在底座上，并用环氧树脂胶浇注在周边或以某种方式固定，而不会干扰基板背面的表面（例如，用铆钉）。

化合物的制备和浇注身体

为了制造电子设备的固体，有必要制造一种化合物混合物。复合混合物的组成基于两个组分：

1. 不含固化剂的环氧树脂。
2. 雪花石膏粉。

由于添加了雪花石膏，主人一次解决了两个问题 - 他以标称消耗的环氧树脂接收大量的浇注料，并创造出最佳稠度的填充物。

混合物必须充分混合，然后可以加入硬化剂并再次充分混合。接下来，将“铰接”装置小心地倒入带有创建化合物的纸板箱内。

填充至上层，仅将控制 LED 的部分头部留在表面上。最初，化合物的表面可能看起来并不完全光滑，但一段时间后，画面会发生变化。剩下的只是等待铸件完全凝固。

事实上，可以使用任何合适的铸造解决方案。主要标准是铸件成分不应导电，加上凝固后应形成良好的铸件刚度。固态继电器的模制体是一种保护电子电路免受意外物理损坏的保护。

固态继电器的分类

继电器应用是多种多样的，因此，它们的设计特点可能会有很大差异，具体取决于特定自动电路的需要。 TSR 根据连接相数、工作电流类型、设计特点和控制电路类型进行分类。

按连接相数

固态继电器用于家用电器和工业自动化，工作电压为 380 V。

因此，这些半导体器件，根据相数的不同，分为：

• 单相；
• 三相。

单相 SSR 允许您使用 10-100 或 100-500 A 的电流。它们使用模拟信号进行控制。

建议将不同颜色的线连接到三相继电器，以便在安装设备时正确连接

三相固态继电器能够通过10-120 A范围内的电流。它们的装置采用可逆工作原理，确保同时调节多个电路的可靠性。

通常，三相 SSR 用于为感应电机供电。由于高启动电流，快速熔断器必须包含在其控制电路中。

按工作电流类型

固态继电器无法配置或重新编程，因此只能在一定的网络电气参数范围内正常工作。

根据需要，SSR 可以由具有两种电流的电路控制：

• 永恒的;
• 变量。

类似地，可以根据有源负载的电压类型对 TTR 进行分类。家用电器中的大多数继电器以可变参数运行。

世界上任何一个国家都没有直流电作为主要的电力来源，所以这种继电器的范围很窄

恒流控制器件的特点是可靠性高，调节电压为3-32V，可承受宽温度范围（-30..+70°C），特性无明显变化。

交流电控制的继电器控制电压为3-32V或70-280V，具有电磁干扰低、响应速度快的特点。

按设计特点

固态继电器通常安装在公寓的通用电气面板中，因此许多型号都有用于安装在 DIN 导轨上的安装块。

此外，在 TSR 和支撑面之间还有特殊的散热器。它们允许您在高负载下冷却设备，同时保持其性能。

继电器主要通过一个特殊的支架安装在 DIN 导轨上，该支架还有一个附加功能 - 它可以在设备运行期间去除多余的热量

在继电器和散热片之间，建议涂一层导热膏，这样可以增加接触面积，增加传热。也有设计用于用普通螺丝固定在墙上的 TTR。

按控制方案类型

技术可调继电器的工作原理并不总是要求其瞬时操作。

因此，制造商开发了几种用于各个领域的SSR控制方案：

1. 零控制。此用于控制固态继电器的选项假定仅在电压值为 0 时运行。它用于具有电容、电阻（加热器）和弱电感（变压器）负载的设备。
2. 立即的。当施加控制信号时需要突然启动继电器时使用。
3. 阶段。它涉及通过改变控制电流的参数来调节输出电压。它用于平滑地改变加热或照明的程度。

固态继电器在许多其他不太重要的参数上也有所不同。

因此，在购买 TSR 时，重要的是要了解所连接设备的操作方案，以便为其购买最合适的调整设备。

必须提供电力储备，因为继电器具有频繁过载而迅速消耗的运行资源。