皮爾茲pilz固態(tài)繼電器優(yōu)缺點(diǎn)解析
皮爾茲pilz固態(tài)繼電器的優(yōu)點(diǎn)
（1）高壽命，高可靠：固態(tài)繼電器沒有機(jī)械零部件，由固體器件完成觸點(diǎn)功能，由于沒有運(yùn)動(dòng)的零部件，因此能在高沖擊，振動(dòng)的環(huán)境下工作，由于組成固態(tài)繼電器的元器件的固有特性，決定了固態(tài)繼電器的壽命長(zhǎng)，可靠性高。
（2）靈敏度高，控制功率小，電磁兼容性好：固態(tài)繼電器的輸入電壓范圍較寬，驅(qū)動(dòng)功率低，可與大多數(shù)邏輯集成電路兼容不需加緩沖器或驅(qū)動(dòng)器。
（3）快速轉(zhuǎn)換：固態(tài)繼電器因?yàn)椴捎霉腆w器件，所以切換速度可從幾毫秒至幾微秒。
（4）電磁干擾小：固態(tài)繼電器沒有輸入“線圈”，沒有觸點(diǎn)燃弧和回跳，因而減少了電磁干擾。大多數(shù)交流輸出固態(tài)繼電器是一個(gè)零電壓開關(guān)，在零電壓處導(dǎo)通，零電流處關(guān)斷，減少了電流波形的突然中斷，從而減少了開關(guān)瞬態(tài)效應(yīng)。
皮爾茲pilz固態(tài)繼電器缺點(diǎn)：
（1）導(dǎo)通后的管壓降大，可控硅或雙向控硅的正向降壓可達(dá)1~2V，大功率晶體管的飽和壓降也在1~2V之間，一般功率場(chǎng)效應(yīng)管的導(dǎo)通電阻也較機(jī)械觸點(diǎn)的接觸電阻大。
（2）半導(dǎo)體器件關(guān)斷后仍可有數(shù)微安至數(shù)毫安的漏電流，因此不能實(shí)現(xiàn)理想的電隔離。
（3）由于管壓降大，導(dǎo)通后的功耗和發(fā)熱量也大，大功率固態(tài)繼電器的體積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于同容量的電磁繼電器，成本也較高。
（4）電子元器件的溫度特性和電子線路的抗干擾能力較差，耐輻射能力也較差，如不采取有效措施，則工作可靠性低。
（5）固態(tài)繼電器對(duì)過載有較大的敏感性，必須用快速熔斷器或RC阻尼電路對(duì)其進(jìn)行過載保護(hù)。固態(tài)繼電器的負(fù)載與環(huán)境溫度明顯有關(guān)，溫度升高，負(fù)載能力將迅速下降。
（6）主要不足是存在通態(tài)壓降（需相應(yīng)散熱措施），有斷態(tài)漏電流，交直流不能通用，觸點(diǎn)組數(shù)少，另外過電流、過電壓及電壓上升率、電流上升率等指標(biāo)差。
皮爾茲pilz固態(tài)繼電器結(jié)構(gòu)組成
皮爾茲pilz固態(tài)繼電器，既是一種全部由固態(tài)電子元件組成的新型無觸點(diǎn)開關(guān)器件,它利用電子元件(如開關(guān)三極管、雙向可控硅等半導(dǎo)體器件)的開關(guān)特性,可達(dá)到無觸點(diǎn)無火花地接通和斷開電路的目的,因此又被稱為“無觸點(diǎn)開關(guān)”；又是一種四端有源器件,其中兩個(gè)端子為輸入控制端,另外兩端為輸出受控端.它既有放大驅(qū)動(dòng)作用,又有隔離作用,很適合驅(qū)動(dòng)大功率開關(guān)式執(zhí)行機(jī)構(gòu),較之電磁繼電器可靠性更高,且無觸點(diǎn)、壽命長(zhǎng)、速度快,對(duì)外界的干擾也小,已被得到廣泛應(yīng)用。
皮爾茲pilz固態(tài)繼電器由三部分組成：輸入電路，隔離（耦合）和輸出電路。
輸入電路
按輸入電壓的不同類別，輸入電路可分為直流輸入電路，交流輸入電路和交直流輸入電路三種。有些輸入控制電路還具有與TTL/CMOS兼容，正負(fù)邏輯控制和反相等功能，可以方便的與TTL,MOS邏輯電路連接。
對(duì)于控制電壓固定的控制信號(hào)，采用阻性輸入電路?？刂齐娏鞅ＷC在大于5mA。對(duì)于大的變化范圍的控制信號(hào)（如3~32V）則采用恒流電路，保證在整個(gè)電壓變化范圍內(nèi)電流在大于5mA可靠工作。
隔離耦合
固態(tài)繼電器的輸入與輸出電路的隔離和耦合方式有光電耦合和變壓器耦合兩種：光電耦合通常使用光電二極管—光電三極管，光電二極管—雙向光控可控硅，光伏電池，實(shí)現(xiàn)控制側(cè)與負(fù)載側(cè)隔離控制；高頻變壓器耦合是利用輸入的控制信號(hào)產(chǎn)生的自激高頻信號(hào)經(jīng)耦合到次級(jí)，經(jīng)檢波整流，邏輯電路處理形成驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
輸出電路
皮爾茲pilz固態(tài)繼電器的功率開關(guān)直接接入電源與負(fù)載端，實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載電源的通斷切換。主要使用有大功率晶體三極管（開關(guān)管-Transistor），單向可控硅（Thyristor或SCR），雙向可控硅（Triac），功率場(chǎng)效應(yīng)管（MOSFET），絕緣柵型雙極晶體管（IGBT）。固態(tài)繼電器的輸出電路也可分為直流輸出電路，交流輸出電路和交直流輸出電路等形式。按負(fù)載類型，可分為直流固態(tài)繼電器和交流固態(tài)繼電器。直流輸出時(shí)可使用雙極性器件或功率場(chǎng)效應(yīng)管，交流輸出時(shí)通常使用兩個(gè)可控硅或一個(gè)雙向可控硅。而交流固態(tài)繼電器又可分為單相交流固態(tài)繼電器和三相交流固態(tài)繼電器。交流固態(tài)繼電器，按導(dǎo)通與關(guān)斷的時(shí)機(jī)，可分為隨機(jī)型交流固態(tài)繼電器和過零型交流固態(tài)繼電器。
固態(tài)繼電器，是由微電子電路，分立電子器件，電力電子功率器件組成的無觸點(diǎn)開關(guān)。用隔離器件實(shí)現(xiàn)了控制端與負(fù)載端的隔離。固態(tài)繼電器的輸入端用微小的控制信號(hào)，達(dá)到直接驅(qū)動(dòng)大電流負(fù)載。除了額定電流1—直接安裝在印刷線路板上的固態(tài)繼電器以外，其余都應(yīng)配置適當(dāng)?shù)纳崞?，而且固態(tài)繼電器底板與散熱器之間要涂上導(dǎo)熱硅脂，兩者緊密接觸，需用螺絲擰緊。
為了讓固態(tài)繼電器在工作時(shí)能夠更好的工作，相關(guān)的技術(shù)專家們進(jìn)行了深度剖析，對(duì)此總結(jié)了關(guān)于保護(hù)固態(tài)繼電器的多種方法。
A、過流保護(hù)。固態(tài)繼電器是半導(dǎo)體功率器件，對(duì)溫度變化極為敏感，過流會(huì)使固態(tài)繼電器損壞，通常使用快速熔斷器。但要了解它的保護(hù)特性，知道其熔斷電流與時(shí)間的關(guān)系，正確選擇與固態(tài)繼電器標(biāo)稱電流相適應(yīng)的快熔。
B、加RC吸收回路。加RC回路不但有防止過電壓的作用，而且對(duì)改善dv/dt有好處。建議R為20—100Ω，功率為2—5W，C為0.1—0.47uf,耐壓為250—630v.固態(tài)繼電器標(biāo)稱電流小R取上限100Ω，C取下限0.1uf,反之，R取小值，C取大值。
C、過熱保護(hù)
固態(tài)繼電器過熱，特性下降，輕則失控重則造成嚴(yán)重?fù)p壞，建議在靠近固態(tài)繼電器底板處加裝溫控開關(guān)，溫控點(diǎn)在75到80℃.
D、在電感負(fù)載中串接電感L。在感應(yīng)負(fù)載里，通常因電流變化率di/dt高而使固態(tài)繼電器損壞。L電感量多大，這要根據(jù)體積大小和成本高低而定。
對(duì)此，在固態(tài)保護(hù)器起到更好的保護(hù)措施下，專家們還為人們固態(tài)繼電器對(duì)于型號(hào)規(guī)格的選擇疑惑做出解答。
固態(tài)保護(hù)器主要是選取適當(dāng)?shù)念~定電流的固態(tài)繼電器除特別說明以外，整流、可控等功率模塊亦然。根據(jù)不同的負(fù)載類型來選用固態(tài)繼電器的額定電流。阻性負(fù)載、感性負(fù)載和容性負(fù)載在剛起動(dòng)時(shí)瞬時(shí)電流較大。即使是純阻性，由于具有正溫度系數(shù)，冷態(tài)時(shí)電阻值較小，因而有較大的起動(dòng)電流。電爐剛接通時(shí)電流為穩(wěn)定時(shí)的1.3—1.4倍。白熾燈接通時(shí)電流為穩(wěn)態(tài)10倍。有些金屬鹵化物燈不但開啟時(shí)間長(zhǎng)達(dá)10分鐘，而且有高達(dá)100倍穩(wěn)態(tài)時(shí)的脈沖電流。
異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流為額定值的5—7倍，直流電機(jī)起動(dòng)電流還要大。不但如此，感性負(fù)載還具有較高的反電勢(shì)。這是一個(gè)不定值，隨L和di/dt的不同而不同。通常為電源電壓的1—2倍，這樣和電源電壓疊加。有高達(dá)三倍的電源電壓。
容性負(fù)載具有更大的危險(xiǎn)性，因?yàn)槠饎?dòng)時(shí)，由于電容器兩端的電壓不能突變，電容器（負(fù)載）相當(dāng)于短路。這種負(fù)載在選型時(shí)更要特別注意。
需要特別指出的是，不要將固態(tài)繼電器的浪涌電流值作為選擇負(fù)載起動(dòng)電流的依據(jù)固態(tài)繼電器的浪涌電流值是以晶閘管浪涌電流為標(biāo)準(zhǔn)的。它的前提條件是半個(gè)（或一個(gè)）電源周波。即10或20ms。而前述啟動(dòng)過程，少則幾百毫秒、幾分鐘，多則高達(dá)10分鐘。這點(diǎn)務(wù)必敬請(qǐng)高度注意。
固態(tài)繼電器的選型方法
HAWE哈威固態(tài)繼電器是由微電子電路，分立電子器件，電力電子功率器件組成的無觸點(diǎn)開關(guān)。用隔離器件實(shí)現(xiàn)了控制端與負(fù)載端的隔離。固態(tài)繼電器的輸入端用微小的控制信號(hào)，達(dá)到直接驅(qū)動(dòng)大電流負(fù)載。
多元化的科技時(shí)代里，工業(yè)儀表儀器也隨科技的進(jìn)步，產(chǎn)品種類也是呈網(wǎng)狀分布，變得多元化。固態(tài)繼電器產(chǎn)品種類的復(fù)雜化與多元化，也使得人們?cè)谶x擇HAWE哈威固態(tài)繼電器的型號(hào)也是眼花繚亂，不知所措。于是，相關(guān)的技術(shù)專家們?yōu)榱耸构虘B(tài)繼電器能夠更好的發(fā)揮其作用，針對(duì)人們的這種疑惑做了無數(shù)次的試驗(yàn)，得出：
1.在選用小電流規(guī)格印刷電路板使用的固態(tài)繼電器時(shí)，因引線端子為高導(dǎo)熱材料制成,焊接時(shí)應(yīng)在溫度小于250℃、時(shí)間小于10S的條件下進(jìn)行，如考慮周圍溫度的原因，必要時(shí)可考慮降額使用，一般將負(fù)載電流控制在額定值的1/2以內(nèi)使用。
2.各種負(fù)載浪涌特性對(duì)固態(tài)繼電器的選擇
被控負(fù)載在接通瞬間會(huì)產(chǎn)生很大的浪涌電流，由于熱量來不及散發(fā)，很可能使SSR內(nèi)部可控硅損壞,所以用戶在選用繼電器時(shí)應(yīng)對(duì)被控負(fù)載的浪涌特性進(jìn)行分析,然后再選擇繼電器。使繼電器在保證穩(wěn)態(tài)工作前提下能夠承受這個(gè)浪涌電流。
如所選用的繼電器需在工作較頻繁、壽命以及可靠性要求較高的場(chǎng)合工作時(shí)，一般在選用時(shí)遵循上述原則，在低電壓要求信號(hào)失真小可選用采用場(chǎng)效應(yīng)管作輸出器件的直流固態(tài)繼器；如對(duì)交流阻性負(fù)載和多數(shù)感性負(fù)載，可選用過零型繼電器，這樣可延長(zhǎng)負(fù)載和繼電器壽命，也可減小自身的射頻干擾。如作為相位輸出控制時(shí)，應(yīng)選用隨機(jī)型固態(tài)繼電器。
3.使用環(huán)境溫度的影響
固態(tài)繼電器的負(fù)載能力受環(huán)境溫度和自身溫升的影響較大，在安裝使用過程中,應(yīng)保證其有良好的散熱條件，額定工作電流在10A以上的產(chǎn)品應(yīng)配散熱器，100A以上的產(chǎn)品應(yīng)配散熱器加風(fēng)扇強(qiáng)冷。在安裝時(shí)應(yīng)注意繼電器底部與散熱器的良好接觸，并考慮涂適量導(dǎo)熱硅脂以達(dá)到更好的散熱效果。
如繼電器長(zhǎng)期工作在高溫狀態(tài)下(40℃~80℃)時(shí)，用戶可根據(jù)廠家提供的大輸出電流與環(huán)境溫度曲線數(shù)據(jù)，考慮降額使用來保證正常工作。
4.過流、過壓保護(hù)措施
在繼電器使用時(shí)，因過流和負(fù)載短路會(huì)造成固態(tài)繼電器內(nèi)部輸出可控硅損壞,可考慮在控制回路中增加快速熔斷器和空氣開關(guān)予以保護(hù)型(選擇繼電器應(yīng)選擇產(chǎn)品輸出保護(hù),內(nèi)置壓敏電阻吸收回路和RC緩沖器,可吸收浪涌電壓和提高dv/dt耐量）；也可在繼電器輸出端并接RC吸收回路和壓敏電阻(MOV)來實(shí)現(xiàn)輸出保護(hù)。選用原則是220V選用500V-600V壓敏電阻，380V時(shí)可選用800V-900V壓敏電阻。
5.繼電器輸入回路信號(hào)
在使用時(shí)因輸入電壓過高或輸入電流過大超出其規(guī)定的額定參數(shù)時(shí),可考慮在輸入端串接分壓電阻或在輸入端口并接分流電阻,以使輸入信號(hào)不超過其額定參數(shù)值。
6在具體使用時(shí),控制信號(hào)和負(fù)載電源要求穩(wěn)定，波動(dòng)不應(yīng)大于10%，否則應(yīng)采取穩(wěn)壓措施。
7.在安裝使用時(shí)應(yīng)遠(yuǎn)離電磁干擾,射頻干擾源，以防繼電器誤動(dòng)失控。
8.固態(tài)繼電器開路且負(fù)載端有電壓時(shí),輸出端會(huì)有一定的漏電流，在使用或設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意。
9.固態(tài)繼電器失效更換時(shí),應(yīng)盡量選用原型號(hào)或技術(shù)參數(shù)*相同的產(chǎn)品，以便與原應(yīng)用線路匹配，保證系統(tǒng)的可靠工作
據(jù)悉，威斯特（上海）傳感器儀表有限公司，其內(nèi)的變頻電機(jī)的品牌也有眾多。另外，還有做德國500個(gè)品牌，歐州300多個(gè)品牌，美國200多個(gè)品牌。ATOS阿托斯,HAWE哈威,ASCO阿斯卡,寶德BURKERT，F(xiàn)ESTO費(fèi)斯托，BOSCH-REXROTH博世力士樂，意爾創(chuàng),TURCK圖爾克，P+F倍加福，BALLUFF巴魯夫，SICK施克，HIRSCHMAN赫斯曼，MURR穆爾，HYDAC賀德克，GSR，CROUZET高諾斯，E+H恩格斯豪斯，PILZ皮爾茲，MAHLE馬勒，HERION海隆，NORGREN諾冠，SCHMERSAL施邁賽，太陽SUN，SIEMENS西門子，STAUFF西德福，NEGELE耐格，EMG伺服閥，UNIVER,,KACON凱昆，VICKERS威格士，MAC,PARKER派克，MOOG穆格，AB,FAIRCHILD仙童，DENISON丹尼遜，ROSS，UE,MTS,德威爾,NOVO等。