Was ist das Funktionsprinzip von Halbleiterrelais?(2)

Was ist das Funktionsprinzip von Halbleiterrelais?(2)

2. Die Funktion der einzelnen Komponenten:

Die folgende Abbildung zeigt die internen Schaltpläne des Nulldurchgangstriggers vom Typ AC-SSR (Abbildung 6.3).

R1 ist ein Strombegrenzungswiderstand, der den Eingangssignalstrom begrenzt und sicherstellt, dass der Optokoppler nicht beschädigt wird. Die LED dient zur Anzeige des Eingangszustands des Eingangssteuersignals. Die Diode  VD1 verhindert, dass der Optokoppler beschädigt wird, wenn die positiven und negativen Pole des Eingangssignals invertiert werden. Der Optokoppler OPT trennt die Eingangs- und Ausgangskreise elektrisch. Die Triode M1 wirkt als Inverter und bildet die Nulldurchgangserfassungsschaltung mit dem Thyristor SCRGleichzeitig wird durch den Wechselspannungsnulldetektionstransistor M1 auch der Betriebszustand des SCR-Thyristors bestimmt. VD2 ~ VD4 bilden die Vollweggleichrichterbrücke (oder Vollwegdiodenbrücke ) UR . Ein bidirektionaler Triggerimpuls zum Einschalten des Triac BCR kann von SCR und UR erhalten werden. R6 ist ein Shunt-Widerstand, der zum Schutz des BCR verwendet wird. R7 und C1 bilden ein Überspannungsschutznetz, um Spannungsspitzen oder Überspannungsströme im Stromnetz zu absorbieren und so Stöße oder Störungen des Schaltkreises zu vermeiden. RTist ein Thermistor, der als Überhitzungsschutz dient, um zu verhindern, dass Halbleiterrelais durch zu hohe Temperaturen beschädigt werden. VDR ist ein Varistor, der als Spannungsbegrenzer fungiert, der die Spannung begrenzt und überschüssigen Strom aufnimmt, um das Halbleiterrelais zu schützen, wenn der Ausgangsstromkreis überspannt ist.

3. Der Prozess der Arbeit:

Das Wechselstrom-Halbleiterrelais mit Nulldurchgang hat die Eigenschaften, dass es eingeschaltet wird, wenn die Spannung Null durchläuft, und ausgeschaltet wird, wenn der Laststrom Null durchläuft.

Wenn der Optokoppler OPT ausgeschaltet ist (dh der Steueranschluss von OPT hat kein Eingangssignal), wird M1 gesättigt und eingeschaltet, indem der Basisstrom von R2 erhalten wird, und infolgedessen die Gate-Triggerspannung (UGT) von Thyristor-SCR wird auf ein niedriges Potential geklemmt und ausgeschaltet. Folglich befindet sich der Triac BCR im Aus-Zustand, da am Gate-Steueranschluss R6 kein Triggerimpuls anliegt. 
Wenn ein Eingangssteuersignal an den Eingangsanschluss des Halbleiterrelais angelegt wird, wird der Fototransistor OPT eingeschaltet (dh der Steueranschluss des OPT weist ein Eingangssignal auf). Wenn nach dem Teilen der Netzspannung durch R2 und R3 die Spannung am Punkt A größer ist als die Nulldurchgangsspannung von M1 (dh VA> VBE1), befindet sich M1 im gesättigten Leitungszustandund sowohl SCR- als auch BCR-Thyristoren sind im ausgeschalteten Zustand. Wenn die Spannung am Punkt A kleiner als die Nulldurchgangsspannung von M1 ist (dh VA <VBE1), befindet sich M1 im Sperrzustand und der SCR wird zum Leiten und dann der Auslöseimpuls von "R5" ausgelöst → UR → SCR → UR → R6 "Richtung (oder die entgegengesetzte Richtung) wird auf dem Steuerpol des BCR erhalten, um den BCR zu aktivieren, und schließlich wird die Last an das Wechselstromnetz angeschlossen.
Durch den obigen Prozess kann verstanden werden, dass M1 als ein Wechselspannungsdetektor zum Einschalten des Halbleiterrelais verwendet wird, wenn die Lastspannung Null überschreitet, und zum Ausschalten des Halbleiterrelais, wenn der Laststrom Null überschreitet. Und aufgrund der Funktion des Nulldurchgangsdetektors wird der Einfluss des Lastkreises auf die Last entsprechend reduziert und auch die im Regelkreis erzeugte Hochfrequenzstörung stark reduziert.

4. Die Definition des Nulldurchgangs:

Hier muss erklärt werden, was der Nulldurchgang ist. Im Wechselstrom ist der Nulldurchgang der Momentanpunkt, an dem keine Spannung anliegt, dh der Übergang zwischen der positiven Halbwelle und der negativen Halbwelle der Wechselstromwellenform. In jedem Wechselstromzyklus gibt es normalerweise zwei Nulldurchgänge. Und wenn das Stromnetz zum Zeitpunkt des Nulldurchgangs schaltet, werden keine elektrischen Störungen erzeugt. Das Wechselstrom-Halbleiterrelais (mit einem Nulldurchgangs-Steuerkreis ausgestattet) befindet sich im EIN-Zustand, wenn der Eingangsanschluss mit dem Steuersignal verbunden ist und die Ausgangswechselspannung Null überschreitet. Wenn umgekehrt das Steuersignal ausgeschaltet wird, befindet sich das SSR bis zum nächsten Nulldurchgang im AUS-Zustand.
Außerdem ist darauf hinzuweisen, dass der Nulldurchgang des Halbleiterrelais nicht tatsächlich Null Volt der Wellenform der Versorgungsspannung bedeutet. Abbildung 6.5 ist ein Ausschnitt aus der Wechselspannungs-Sinuswelle. Entsprechend den Eigenschaften der Wechselstromschaltkomponente wird die Wechselspannung in der Figur in drei Bereiche unterteilt, die drei Zuständen der Ausgangsschaltung des SSR entsprechen. Und U1 und U2 repräsentieren jeweils die Schwellenspannung und die Sättigungsspannung der Schaltkomponente.

  1) Region Ⅰ ist die tote Region (Abschaltregion, Ausschaltregion oder Ausschaltregion) mit einem absoluten Spannungsbereich von 0 ~ U1. In dieser Zone kann der SSR-Schalter nicht eingeschaltet werden, selbst wenn ein Eingangssignal hinzugefügt wird.

  2) Region Ⅱ ist die Reaktionsregion (aktive Region, Einschaltregion, Einschaltregion oder Einschaltregion) mit einem absoluten Spannungsbereich von U1 ~ U2. In dieser Zone wird das SSR sofort eingeschaltet, sobald das Eingangssignal hinzugefügt wird, und die Ausgangsspannung steigt mit steigender Versorgungsspannung.

  3) Bereich Ⅲ ist der Unterdrückungsbereich (Sättigungsbereich) mit einem absoluten Spannungsbereich größer als U2. In diesem Bereich befindet sich das Schaltelement (Thyristor) im gesättigten Zustand. Und die Ausgangsspannung des Halbleiterrelais steigt nicht mehr mit dem Anstieg der Versorgungsspannung, sondern der Strom steigt mit zunehmender Spannung, was als interner Kurzschlusszustand des Ausgangsstromkreises des Halbleiters angesehen werden kann Relais, dh das Halbleiterrelais befindet sich als elektronischer Schalter im Einschaltzustand.

Abbildung 6.6 zeigt die E / A-Signalform des Halbleiterrelais mit Nulldurchgang. Und aufgrund der Natur des Thyristors ist das Halbleiterrelais eingeschaltet, nachdem die Spannung an den Ausgangsanschlüssen die Schwellenspannung (oder die Triggerspannung der Triggerschaltung) erreicht hat. Dann befindet sich das Halbleiterrelais nach Erreichen der Sättigungsspannung im tatsächlichen Ein-Zustand und erzeugt gleichzeitig einen sehr geringen Ein -Zustand-Spannungsabfall . Wenn das Eingangssignal ausgeschaltet wird, wird das Halbleiterrelais ausgeschaltet, wenn der Laststrom unter den Haltestrom des Thyristors oder den nächsten Wechselstromkommutierungspunkt abfällt (dh wenn der Laststrom zum ersten Mal nach dem Ausschalten des SSR-Relais durch Null geht) ).