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1、摘 要交流固态继电器（缩写 SSR）是一种全部由固态电子元件组成的新型无触点通断电子开关,为四端有源器件。其中两个端子为输入控制端,另外两端为输出受控端,中间采用光电隔离,作为输入输出之间电气隔离(浮空)。在输入端加上直流或脉冲信号,输出端就能从关断状态转变成导通状态(无信号时呈阻断状态),从而控制较大负载。整个器件无可动部件及触点,可实现相当于常用的机械式电磁继电器一样的功能。根据以上交流固态固态继电器的特性，综合运用目前所学的知识设计一个符合上述要求的电路，该电路包括耦合电路、触发电路和过零控制电路以及开关电路与吸收电路三个基本单元电路，使用了发光二极管、感光三极管、可控硅和双相可控硅等器
2、件，在此电路中采用了过零控制装置，该设计能防止高次谐波的干扰和对电网的污染，该设计能大大提高系统的稳定性和准确性。关键字：三相交流固态，无可动部件及触点。 AbstractThe exchange solid state relay (abbreviation SSR) is one kind completely the new non-contact make-and-break electronic switching which is composed of the solid state electronic component, for four pole active devic
3、e And two posts for input control end, moreover the both sides are controlled the end for the output, middle uses the electro-optical isolation, takes between the input output the electrical isolation (to float spatially). Adds on direct-current or the signal impulse when the input end, the out-port
4、 can transform from the shutdown condition the conducting state (does not have signal assumes blocks condition), thus controls compares the high loading. The entire component not movable part and the electronic contact, may realize are equal to the commonly used mechanical type electromagnetic type
5、relay same function. According to the above exchange solid state solid state relays characteristic, the knowledge which the synthesis utilization present studies designs one to conform to the above request electric circuit, This electric circuit including coupled circuit, triggering circuit and zero
6、 crossing control circuit as well as switching circuit and absorbing circuit three elemental area electric circuits, Triode, silicon-controlled rectifier and double-phase silicon-controlled rectifier components and so on used the light emitter diode, to be photosensitive, has used the zero crossing
7、control device in this electric circuit, This design can prevent the higher harmonic the disturbance and to electrical networks pollution, this design can enhance systems stability and the accuracy greatly.key words：Exchange solid state, four pole active, not movable part and electronic contact.目 录1
8、.系统方案设计11.1系统设计思路与总体方案11.1.1方案一12.单元电路设计22.1耦合电路22.2触发电路和过零控制电路22.3开关电路与吸收电路43.系统完整电路图63.1系统完整电路图63.2工作原理64.体会101.系统方案设计1.1系统设计思路与总体方案 由于固态继电器是由固体元件组成的无触点开关元件,所以与电磁继电器相比具有工作可靠、无噪声、无火花、寿命长,对外界干扰小,能与逻辑电路兼容、抗干扰能力强、灵敏度高、开关速度快和使用方便等一系列优点,因而具有很宽的应用领域,有逐步取代传统电磁继电器之势,另外，SSR成功地实现了弱信号(Vsr)对强电(输出端负载电压)的控制。由于光耦
9、合器的应用，使控制信号所需的功率极低(约十余毫瓦就可正常工作)，而且Vsr所需的工作电平与TTL、HTL、CMOS等常用集成电路兼容，可以实现直接联接。这使SSR在数控和自控设备等方面得到广泛应用。交流型SSR由于采用过零触发技术，因而可以使SSR安全地用在计算机输出接口上，不必为在接口上采用MER而产生的一系列对计算机的干扰而烦恼。因此可进一步扩展到传统电磁继电器无法应用的计算机等领域。此外，SSR还有能承受在数值上可达额定电流十倍左右的浪涌电流的特点。1.1.1方案一：电压过零导通型（简称过零型）交流固态继电器由三部分组成：输入电路、隔离（耦合）和输出电路组成，下图是交流固态继电器的工作原
10、理框图。图中的部件-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上加上一定的控制信号，就可以控制C、D两端之间的“通”和“断”，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/输出端间的绝缘(耐压)等级高；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，在使用可直接与计算机输出接口相接，即受“
11、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2.单元电路设计2.1耦合电路光电耦合器运用广泛，下面是一个典型电路图。 图一 光耦合电路当电源接通后，LED不发光。按下S2，LED会发光。调RP，LED的发光强度会发生变化，说明光电耦合器是好的。其中发光二极管（LED）是一种由磷化镓（GaP）等半导体材料制成的、能直接将电能转变成光能的发光显示器件。当其内部有一定电流通过时，它就会发光。发光二极管也与普通二极管一样由PN结构成，也具有单向导电性。它广泛应用于各种电子电路、家电、仪器等设备中、作电源指示或电平指示。2.2触发电路和过零控制电路触发电路的功能是产生合乎要求的触发
12、信号，驱动开关电路工作。其电路图如下：该部分电路主要由三极管、单向可控硅及电桥构成。其中三极管最基本的作用是放大作用，它可以把微弱的电信号变成一定强度的信号，当然这种转换仍然遵循能量守恒，它只是把电源的能量转换成信号的能量罢了。三极管有一个重要参数就是电流放大系数。当三极管的基极上加一个微小的电流时，在集电极上可以得到一个是注入电流倍的电流，即集电极电流。集电极电流随基极电流的变化而变化，并且基极电流很小的变化可以引起集电极电流很大的变化，这就是三极管的放大作用。 可控硅(SCR)也称作晶闸管，它是由PNPN四层半导体构成的元件，有三个电极，阳极A，阴极K和控制极G 。可控硅在电路中能够实现交
13、流电的无触点控制，以小电流控制大电流，并且不象继电器那样控制时有火花产生，而且动作快、寿命长、可靠性好。在调速、调光、调压、调温以及其他各种控制电路中都有它的身影。可控硅的符号如下图所示。可控硅的符号要使可控硅导通，必须同时具备两个条件：1 可控硅加上正向阳极电压。2 加上适当的正向控制电压。可控硅导通后，控制电压就失去作用，如果要是其关断，必须把正向阳极电压降低到一定数值.断开或反向才能实现。双向可控硅(BTA)的引脚多数是按T1、T2、G的顺序从左至右排列。加在控制极G上的触发脉冲的大小或时间改变时，就能改变其导通电流的大小。双向可控硅G极上触发脉冲的极性改变时，其导通方向就随着极性的变化
14、而改变，从 而能够控制交流电负载。而单向可控硅经触发后只能从阳极向阴极单方向导通，所以可控硅有单双向之分。2.3开关电路与吸收电路它的电路如下：开关电路是由双向可控硅(BTA)构成的。可控硅分单向可控硅、双向可控硅。单向可控硅有阳极A、阴极K、控制极G三个引脚。双向可控硅有第一阳极A1（T1），第二阳极A2（T2）、控制极G三个引脚。只有当单向可控硅阳极A与阴极K之间加有正向电压，同时控制极G与阴极间加上所需的正向触发电压时，方可被触发导通。此时A、K间呈低阻导通状态，阳极A与阴极K间压降约为1V。单向可控硅导通后，控制极G即使失去触发电压，只要阳极A和阴极K之间仍保持正向电压，单向可控硅继续
15、处于低阻导通状态。只有把阳极A电压撤除或阳极A、阴极K之间电压极性发生改变（交流过零）时，单向可控硅才由低阻导通状态转换为高阻截止状态。单向可控硅一旦截止，即使阳极A和阴极间又重新加上正向电压，仍需在控制极G和阴极K之间重新加上正向触发电压方可导通。单向可控硅的导通与截止状态相当于形成的闭合和断开状态，用它可制成无触点开关。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，一般是用“R-C”串联吸收电路或非线性电阻(压敏电阻器)。电路图为一电阻与一电容串联。3.系统完整电路图 3.2工作原理如上图二所示，在输入电路控制端加入信号后，IC1光电耦合器内光敏三极管呈导通状态，R1串接电阻对输入信号进行限流，以保证光耦合器不致损坏。LED发光二极管指示输入端控制信号，VD1可防止当输入信号正负极性接反时以保护光耦IC1。 V1 在线路中起到交流电压检测作用，使固态继电器在电压过零时开启、负载电流过零时关断。当IC1光敏三极管截止时(控制端无信号输入时)，V1通过R2获得基极电流使之饱和导通,从而使
