淺談固態繼電器的正確使用
發布時間:2008-12-02
中心議題:
- 固態繼電器的特點
- 如何正確使用固態繼電器
解決方案:
- 充分了解固態繼電器與傳統繼電器的不同
- 要求在關斷狀態沒有泄漏電流的應用最好使用電磁繼電器
- 固態繼電器象征著無失效工作次數有了數量級的改善
- 固態繼電器適應表麵安裝生產,且比電磁繼電器更小、更輕,占據空間更少
gutaijidianqiketigongyudiancijidianqitongyangdejibengongneng,dantamenshijishangshihenbuxiangtongdeqijian,diancijidianqishiyongwulichudian,ergutaijidianqicaiyongbandaotiqijianlaiwanchengtongduanrenwu。zaigutaijidianqizhong,meiyouyundongbujianhuochudiancunzai。
因yin此ci,兩liang種zhong類lei型xing的de繼ji電dian器qi的de特te性xing和he設she計ji也ye不bu相xiang同tong。過guo去qu采cai用yong電dian磁ci繼ji電dian器qi的de設she計ji師shi將jiang會hui發fa現xian固gu態tai繼ji電dian器qi的de規gui範fan與yu傳chuan統tong的de繼ji電dian器qi理li論lun和he實shi踐jian有you衝chong突tu。但dan是shi,隻zhi要yao遵zun循xun幾ji個ge簡jian單dan的de原yuan則ze,就jiu可ke以yi順shun利li地di實shi現xian從cong電dian磁ci繼ji電dian器qi到dao固gu態tai繼ji電dian器qi的de過guo渡du
今天,當外行人看來幾乎所有電氣產品都是“固態”的(de)時(shi)候(hou),靠(kao)對(dui)線(xian)圈(quan)施(shi)加(jia)電(dian)壓(ya)使(shi)得(de)器(qi)件(jian)從(cong)一(yi)種(zhong)狀(zhuang)態(tai)轉(zhuan)變(bian)為(wei)另(ling)一(yi)種(zhong)狀(zhuang)態(tai)顯(xian)得(de)有(you)點(dian)過(guo)時(shi)了(le)。但(dan)如(ru)果(guo)這(zhe)的(de)確(que)是(shi)真(zhen)的(de),就(jiu)不(bu)會(hui)每(mei)年(nian)售(shou)出(chu)數(shu)以(yi)百(bai)萬(wan)隻(zhi)計(ji)的(de)電(dian)磁(ci)繼(ji)電(dian)器(qi)用(yong)於(yu)各(ge)種(zhong)不(bu)同(tong)的(de)用(yong)途(tu)了(le)。
對dui設she計ji師shi而er言yan,電dian磁ci繼ji電dian器qi較jiao固gu態tai繼ji電dian器qi的de普pu及ji率lv高gao的de一yi個ge原yuan因yin是shi其qi內nei在zai的de高gao隔ge離li,高gao隔ge離li對dui諸zhu如ru通tong訊xun設she備bei的de應ying用yong尤you為wei重zhong要yao。如ru此ci高gao的de隔ge離li要yao求qiu今jin天tian隻zhi有you幾ji種zhong固gu態tai開kai關guan才cai能neng達da到dao,主zhu要yao是shi使shi用yongMOSFET開關晶體管的器件。
此ci外wai,要yao求qiu在zai關guan斷duan狀zhuang態tai沒mei有you泄xie漏lou電dian流liu的de應ying用yong最zui好hao使shi用yong電dian磁ci繼ji電dian器qi,因yin為wei所suo有you的de固gu態tai繼ji電dian器qi都dou有you少shao許xu內nei在zai的de漏lou電dian流liu。電dian磁ci繼ji電dian器qi沒mei有you漏lou電dian流liu,因yin為wei當dang觸chu點dian打da開kai時shi,電dian流liu無wu法fa從cong一yi個ge觸chu點dian傳chuan遞di到dao另ling一yi個ge觸chu點dian。像xiang儀yi器qi和he測ce試shi之zhi類lei的de應ying用yong是shi漏lou電dian流liu在zai任ren何he情qing況kuang下xia都dou不bu允yun許xu的de實shi例li。然ran而er,大da多duo數shu的de繼ji電dian器qi應ying用yong允yun許xu在zai固gu態tai繼ji電dian器qi中zhong有you微wei量liang的de漏lou電dian流liu。
固gu態tai繼ji電dian器qi使shi用yong半ban導dao體ti執zhi行xing實shi際ji的de切qie換huan,而er不bu是shi觸chu點dian從cong一yi個ge位wei置zhi到dao另ling一yi個ge位wei置zhi的de物wu理li運yun動dong。因yin此ci,固gu態tai繼ji電dian器qi關guan鍵jian的de技ji術shu要yao求qiu與yu對dui電dian磁ci繼ji電dian器qi關guan鍵jian的de技ji術shu要yao求qiu很hen不bu相xiang同tong。固gu態tai繼ji電dian器qi取qu消xiao了le許xu多duo傳chuan統tong電dian磁ci繼ji電dian器qi中zhong的de技ji術shu要yao求qiu。例li如ru,觸chu點dian材cai料liao、觸點回跳和初始接觸電阻不再適用。
在典型的MOS LED型固態繼電器中,加在輸入端的信號使電流流過一隻LED,LED發光照射一隻光二極管,光二極管反過來產生一個與收到的光通量成正比的電壓。該電壓加到繼電器內的一個控製電路上,使MOSFET上的柵極充電。當該電壓上升到器件的觸發門限時,MOSFET切換到導通狀態,接通負載。這種繼電器的隔離度高,因為在LED輸入端和產品的輸出端之間沒有物理聯係。其它類型的固態繼電器使用一隻光耦合的SCR或三端雙向可控矽開關元件作為輸出器件。
jiukekaoxingeryan,gutaijidianqixiangzhengzhewushixiaogongzuocishuyouleshuliangjidegaishan。shishishang,gutaijidianqikeyibianzhuangtamendeshebeigengweinaijiu,zhiyaotamenzaidianluzhongdeshejishizhengquedebingqiebuchaoguozuidaedingzhi。qijieguo,gutaijidianqishenzhizhengzaiyongyuchuantongdediancijidianqideqiangxiang,ruzidongceshishebeihePC板測試方麵。
固態繼電器毫無疑問地是當前和未來的小型便攜計算和通訊設備的必然選擇。這是因為它們適應了表麵安裝生產而且比電磁繼電器更小、更輕,占據空間更少。例如PCMEIA接口就不允許任何高外形的器件,因為其形狀是很薄的。
固態繼電器可以提供高達5KVdc的I/O隔離,並可控製0.05A80V水平的信號,並可處理高達4A的(de)負(fu)載(zai)。它(ta)們(men)的(de)切(qie)換(huan)速(su)度(du)可(ke)高(gao)達(da)納(na)秒(miao)級(ji),並(bing)且(qie)無(wu)噪(zao)聲(sheng)。其(qi)性(xing)能(neng)不(bu)像(xiang)電(dian)磁(ci)繼(ji)電(dian)器(qi)那(na)樣(yang),可(ke)保(bao)持(chi)在(zai)器(qi)件(jian)的(de)壽(shou)命(ming)期(qi)內(nei)不(bu)變(bian)化(hua),這(zhe)都(dou)是(shi)由(you)於(yu)沒(mei)有(you)運(yun)動(dong)和(he)接(jie)觸(chu)部(bu)件(jian)不(bu)存(cun)在(zai)磨(mo)損(sun)的(de)緣(yuan)故(gu)。
電(dian)磁(ci)繼(ji)電(dian)器(qi)和(he)固(gu)態(tai)繼(ji)電(dian)器(qi)的(de)明(ming)顯(xian)差(cha)別(bie)之(zhi)一(yi)是(shi)電(dian)磁(ci)繼(ji)電(dian)器(qi)給(gei)電(dian)路(lu)增(zeng)加(jia)的(de)電(dian)阻(zu)。由(you)於(yu)電(dian)磁(ci)繼(ji)電(dian)器(qi)存(cun)在(zai)物(wu)理(li)觸(chu)點(dian),故(gu)其(qi)增(zeng)加(jia)的(de)電(dian)阻(zu)一(yi)般(ban)在(zai)毫(hao)歐(ou)的(de)範(fan)圍(wei)。這(zhe)一(yi)特(te)點(dian)在(zai)許(xu)多(duo)應(ying)用(yong)中(zhong)很(hen)有(you)用(yong),因(yin)為(wei)大(da)的(de)接(jie)觸(chu)電(dian)阻(zu)可(ke)以(yi)淹(yan)沒(mei)低(di)電(dian)平(ping)信(xin)號(hao)。
雖然固態繼電器沒有接觸電阻,但它們的確具有“導通電阻”,其導通電阻可高達100Ω。這zhe在zai某mou些xie應ying用yong中zhong是shi一yi個ge缺que點dian,但dan是shi總zong的de來lai說shuo,導dao通tong電dian阻zu在zai繼ji電dian器qi的de壽shou命ming期qi內nei極ji其qi穩wen定ding,並bing且qie不bu會hui像xiang電dian磁ci繼ji電dian器qi那na樣yang發fa生sheng變bian化hua。換huan句ju話hua說shuo,如ru果guo設she計ji上shang能neng允yun許xu較jiao高gao的de導dao通tong電dian阻zu,則ze固gu態tai繼ji電dian器qi對dui設she計ji工gong程cheng師shi是shi一yi個ge很hen有you用yong處chu的de可ke行xing的de抉jue擇ze。對dui於yu某mou一yi族zu的de通tong用yong繼ji電dian器qi,當dang最zui大da工gong作zuo電dian壓ya降jiang低di時shi,導dao通tong電dian阻zu也ye降jiang低di。然ran而er,使shi用yong具ju有you較jiao低di工gong作zuo電dian壓ya的de繼ji電dian器qi並bing不bu是shi降jiang低di導dao通tong電dian阻zu的de唯wei一yi方fang式shi。有you的de繼ji電dian器qi可ke在zai任ren何he給gei定ding電dian壓ya下xia都dou具ju有you比bi通tong用yong繼ji電dian器qi低di的de導dao通tong電dian阻zu。但dan這zhe些xie型xing號hao一yi般ban是shi以yi較jiao高gao的de輸shu出chu電dian容rong為wei代dai價jia。
如果應用要求切換高頻信號,應該使用具有低輸出電容的繼電器。這些產品具有切換速度高的優點,通常是繼電器族中速度最高的。
當(dang)需(xu)要(yao)將(jiang)多(duo)隻(zhi)繼(ji)電(dian)器(qi)並(bing)聯(lian)時(shi),斷(duan)態(tai)漏(lou)電(dian)流(liu)就(jiu)是(shi)一(yi)個(ge)重(zhong)要(yao)的(de)參(can)數(shu)。因(yin)為(wei)所(suo)有(you)的(de)固(gu)態(tai)繼(ji)電(dian)器(qi)都(dou)允(yun)許(xu)在(zai)斷(duan)態(tai)有(you)一(yi)些(xie)漏(lou)電(dian)流(liu),故(gu)總(zong)的(de)漏(lou)電(dian)流(liu)就(jiu)會(hui)很(hen)大(da),即(ji)使(shi)由(you)每(mei)隻(zhi)繼(ji)電(dian)器(qi)貢(gong)獻(xian)的(de)漏(lou)電(dian)流(liu)很(hen)小(xiao)。
當要用像熱電偶之類測量非常小的信號時,漏電流這個參數極其重要。例如通用繼電器的漏電流大約是1μA。如果將50個電路並聯,將產生50μA的總的漏電流。如果必須切換的電流是500μA,那麼漏電流與信號電平的比是1∶10,這在某些場合下是不能接受的。如果選擇漏電流為10nA的繼電器,則總的漏電流為500nA(0.5μA),即比為1000∶1。當用多個繼電器並聯切換小信號時,有必要規定固態繼電器的漏電流盡可能最低。現有的繼電器的漏電流達微微安(10-12A)的範圍,完全可以忽略不計,甚至當多個繼電器並聯起來排列時。
輸入靈敏度,即驅動繼電器所需的電流,規定的範圍可以很寬,從大概3mA低到0.5mA。gaicanshuduidianyuandeyaoqiukekedeyingyong,liruyongdianchigongzuodediannaohetongxunshebeishigeguanjian。suirancaiyongjiaolingmindeguangchuanganqidejidianqibitongyongjidianqigengweianggui,dantamengongzuosuoxudedianliudaweijianshao,congershizhongduanchanpindexingnenggengjia。
最(zui)後(hou),正(zheng)像(xiang)對(dui)於(yu)任(ren)何(he)半(ban)導(dao)體(ti)類(lei)的(de)器(qi)件(jian)那(na)樣(yang),在(zai)確(que)定(ding)繼(ji)電(dian)器(qi)參(can)數(shu)時(shi)保(bao)守(shou)一(yi)些(xie)極(ji)其(qi)重(zhong)要(yao),須(xu)記(ji)住(zhu)有(you)可(ke)能(neng)在(zai)應(ying)用(yong)中(zhong)遇(yu)到(dao)最(zui)大(da)電(dian)壓(ya)和(he)電(dian)流(liu)。公(gong)認(ren)為(wei)明(ming)智(zhi)的(de)辦(ban)法(fa)是(shi)所(suo)要(yao)求(qiu)的(de)繼(ji)電(dian)器(qi)特(te)性(xing)應(ying)超(chao)過(guo)會(hui)遇(yu)到(dao)的(de)電(dian)壓(ya)和(he)電(dian)流(liu)值(zhi)。
總zong之zhi,隻zhi有you少shao數shu的de電dian磁ci繼ji電dian器qi的de傳chuan統tong參can數shu亦yi適shi用yong於yu固gu態tai繼ji電dian器qi。反fan之zhi,固gu態tai繼ji電dian器qi有you其qi獨du特te的de要yao求qiu,當dang這zhe些xie要yao求qiu被bei適shi當dang滿man足zu時shi,可ke使shi一yi個ge給gei定ding的de電dian路lu設she計ji充chong分fen利li用yong半ban導dao體ti解jie決jue方fang案an所suo能neng提ti供gong的de優you點dian。僅jin就jiu可ke靠kao性xing而er言yan,固gu態tai繼ji電dian器qi在zai工gong作zuo壽shou命ming方fang麵mian提ti供gong了le巨ju大da的de改gai善shan機ji會hui,加jia上shang其qi他ta內nei在zai的de優you點dian,使shi得de這zhe種zhong器qi件jian成cheng為wei愈yu來lai愈yu多duo應ying用yong的de首shou選xuan。
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