直流式固態(tài)繼電器的工作原理和電路圖

基本定義

直流式固態(tài)繼電器是一種集成了無觸點(diǎn)的半導(dǎo)體開關(guān)和驅(qū)動(dòng)電路的電子開關(guān)裝置。它通過低能耗信號(hào)來控制直流電路，實(shí)現(xiàn)電路中電流的開關(guān)控制。

工作原理

控制電路：直流固態(tài)繼電器的控制電路通常由一個(gè)輸入端口和一個(gè)控制電路組成。通過輸入端口施加適當(dāng)?shù)目刂齐妷海刂齐娐穼?duì)半導(dǎo)體開關(guān)器件施加適當(dāng)?shù)碾妷?，從而使其處于?dǎo)通或截止?fàn)顟B(tài)。

半導(dǎo)體開關(guān)器件：這是直流固態(tài)繼電器的關(guān)鍵部件，通常采用功率MOSFET或功率IGBT等半導(dǎo)體器件。當(dāng)控制電路施加了適當(dāng)?shù)碾妷簳r(shí)，半導(dǎo)體開關(guān)器件的柵極或基極將被激勵(lì)，從而形成導(dǎo)通通路，使電流可以流過固態(tài)繼電器。

輸入電路：直流固態(tài)繼電器通常具有低功耗的輸入電路，能夠以微安級(jí)別的電流來激勵(lì)控制電路。輸入電路可以是光電隔離器件，如光耦合器，它可以將輸入電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為光信號(hào)，并通過光隔離的方式傳遞給控制電路。

輸出電路：直流固態(tài)繼電器的輸出電路通常由一個(gè)負(fù)載端口和一個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)器件組成。當(dāng)半導(dǎo)體開關(guān)器件處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，輸出電路與負(fù)載之間形成連通通路，電流可以流過負(fù)載。反之，當(dāng)半導(dǎo)體開關(guān)器件處于截止?fàn)顟B(tài)時(shí)，輸出電路與負(fù)載之間斷開，電流無法流過負(fù)載。

優(yōu)點(diǎn)

反應(yīng)速度快：可達(dá)到微秒級(jí)別。

抗干擾性強(qiáng)：能夠抵抗一定程度的電磁干擾。

直接兼容數(shù)字控制系統(tǒng)：方便與數(shù)字系統(tǒng)集成。

使用壽命長：相比傳統(tǒng)機(jī)械繼電器，具有更長的使用壽命。

直流式固態(tài)繼電器電路圖

直流式固態(tài)繼電器的內(nèi)部電路與圖形符號(hào)如圖12—15所示，控制電壓由IN端輸入，通過光電耦合器將控制信號(hào)耦合至被控端，經(jīng)放大后驅(qū)動(dòng)開關(guān)管 VT導(dǎo)通。固態(tài)繼電器輸出端OUT接入被控電路中，輸出端OUT有正、負(fù)極之分。

電路，而輸出部分采用單向晶閘管或雙向晶閘管，利用輸入的控制電壓令光電耦合器內(nèi)部的發(fā)光二極管發(fā)光，經(jīng)過內(nèi)部的控制電路后觸發(fā)輸出端的單向晶閘管或雙向晶閘管導(dǎo)通，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)負(fù)載，部分固態(tài)維電器的外形如圖12—14所示。

直流式固態(tài)繼電器的內(nèi)部電路與圖形符號(hào)如圖12—15所示，控制電壓由IN端輸入，通過光電耦合器將控制信號(hào)耦合至被控端，經(jīng)放大后驅(qū)動(dòng)開關(guān)管 VT導(dǎo)通。固態(tài)繼電器輸出端OUT接入被控電路中，輸出端OUT有正、負(fù)極之分。

交流式固態(tài)繼電器的內(nèi)部電路與圖形符號(hào)如圖12—16所示，與直流式不同的是，開關(guān)元件采用雙向晶閘管 VS，因此交流式固態(tài)繼電器輸出端OUT無正、負(fù)極之分，可以控制交流回路的通斷。

應(yīng)用場合

自動(dòng)化設(shè)備控制：如工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線、機(jī)器人控制等，其快速開關(guān)速度和高精度控制能力能夠大大提高自動(dòng)化系統(tǒng)的工作效率和準(zhǔn)確性。

光伏逆變器控制：能夠?qū)崿F(xiàn)直流電流的快速開關(guān)，從而控制并穩(wěn)定交流輸出電壓和電流。

電力電子領(lǐng)域：如交流電機(jī)、電焊機(jī)、空氣壓縮機(jī)、變頻器等場合，固態(tài)繼電器具有開關(guān)速度快、壽命長、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，能夠有效提高設(shè)備的工作效率和穩(wěn)定性。
審核編輯：陳陳