图3所示是固态继电器的工作原理图,其中部件①~④构成交流SSR的主体。从整体上看,SSR只有两个输入端(A和B)及两个输出端(C和D),是一种四端器件。工作时只要在A、B加上一定的控制信号,就可以控制C、D两端之间的“通”和“断”,从而实现“开关”的功能。其中

耦合电路的功能是为A、B端输入的控制信号提供一个输入、输出端之间的通道,但又在电气上断开SSR中输入端和输出端之间的(电)联系,以防止输出端对输入端的影响,耦合电路用的元件是“光耦合器”,它动作灵敏、响应速度高、输入/输出端之间的绝缘(耐压)等级很高。由于输入端的负载是发光二极管,这使SSR的输入端很容易做到与输入信号电平相匹配,故在使用中可直接与计算机的输出接口相连,即受“1 ”与“0”的逻辑电平控制。触发电路的功能是产生合乎要求的触发信号,驱动开关电路④工作,但是,由于开关电路在不加特殊控制电路时,将产生射频干扰并以高次谐波或尖峰等信号污染电网,为此特设了“过零控制电路”。所谓“过零”,是指在加入控制信号且交流电压过零时,SSR即为通态;而当断开控制信号后,SSR要等待交流电的正半周与负半周的交界点(零电位)时,SSR才为断态。这种设计能防止高次谐波的干扰和对电网的污染。吸收电路是为防止从电源中传来的尖峰、浪涌(电压)对开关器件双向可控硅管的冲击和干扰(甚至误动作)而设计的,一般选用“R-C”串联吸收电路或非线性电阻(压敏电阻器)。

本系统所用功放的功率为320W,以两台计,负载总功率为640W,考虑到余量,可选用负载电流5A的SSR-5DA固态继电器。SSR-5DA固态继电器采用双向可控硅输出,零电压开启,零电流关闭;输入回路与输出回路用光隔离;输入输出端的隔离耐压为2500V。

2.3 抗干扰电路的设计

为了防止串入干扰信号而造成固态继电器的误动作,本设计加入了抗干扰电路。抗干扰电路主要由电感元件组成,因为电感元件有通直流信号而阻交流信号的作用,其作用主要是滤除高频及交流电的干扰。

2.4 过压保护电路的设计

快速熔断器和空气开关是一种通用的过电流保护方法。快速熔断器可按额定工作电流的1.2倍来选择,一般小容量可选用保险丝。特别要注意负载短路,这是造成SSR产品损坏的主要原因。除用RC电路保护外,建议采用压敏电阻并联在输出端以作为组合保护。金属氧化锌压敏电阻(MOV)面积的大小可决定吸收功率,厚度则决定保护电压值。交流220V的SSR可选用MYH12/430V的压敏电阻。