用一個(gè)很小的外部電壓或電流控制這些半導體。因此，半導體可以利用低輸入功率控制高輸出功率型負荷。負荷電流可以是交流(AC)或直流(DC)，這決定了用于執行切換功能的半導體類(lèi)型。除負荷控制外，可取決于具體應用將SSR絕緣或半絕緣。

 

相比機電繼電器(EMR)，SSR不具有可能磨損并限制末端設備使用壽命的機械觸點(diǎn)?？梢岳肧SR的一些末端設備包括諸如暖通空調(HVAC)系統控制、恒溫器、工廠(chǎng)自動(dòng)化可編程邏輯控制器(PLC)與測試測量設備。

 

控制交流負荷

 

晶閘管與功率MOSFET通?？刂平涣髫摵?。晶閘管是一個(gè)閉鎖裝置，在柵極接收到電流脈沖時(shí)開(kāi)始導電并將持續導電，直到電流降為零。晶閘管系列包括SCR和TRIAC。SCR是一個(gè)單向半可控開(kāi)關(guān)，在負荷電流降為零時(shí)斷開(kāi)。

 

由于SCR的單向功能，用一個(gè)配置有兩個(gè)反并聯(lián)SCR的TRIAC控制交流電流，如圖1所示。TRIAC將使正負電流實(shí)現接通可控性。電流降為零的延遲時(shí)間最長(cháng)為半個(gè)周期，在柵控信號消除與電流降為零之間。這在無(wú)需控制斷開(kāi)時(shí)間時(shí)并非理想狀態(tài)。例如，當今的智能恒溫器包括更多功能，需要更高功率。恒溫器可通過(guò)HVAC電源自供電，而非消耗來(lái)自恒溫器電池的額外功率。此方案僅在接通與斷開(kāi)時(shí)間受控時(shí)可行。

 

圖1：帶一個(gè)交流負荷的TRIAC SSR

 

此問(wèn)題的解決方案是功率MOSFET。功率MOSFET為雙向性，但僅在一個(gè)方向完全可控。通過(guò)采用兩個(gè)串聯(lián)的MOSFET，如圖2所示的配置方案，可完全控制交流電流以及MOSFET的接通與斷開(kāi)時(shí)間。利用任一個(gè)MOSFET的體二極管，正負電流均可在接通時(shí)間內流動(dòng)。圖3a所示為電流如何流經(jīng)MOSFET及其相應的體二極管。

 

在斷開(kāi)期間，兩個(gè)MOSFET的體二極端均會(huì )阻止電流流動(dòng)。頂部體二級管針對正電壓施加反向偏壓，底部體二極管針對負電壓施加反向偏壓，如圖3b所示。柵極驅動(dòng)電路的輸入電容與電流驅動(dòng)能力決定MOSFET的接通與斷開(kāi)時(shí)間。

 

圖2：帶一個(gè)交流負荷的MOSFET SSR

 

圖 3：電流在接通時(shí)間 (a) 流經(jīng)MOSFET SSR；斷開(kāi)時(shí)間 (b)

 

由于低導通電阻與廣域電流/電壓能力，并得益于各種成套選項，包括經(jīng)業(yè)內認可且測量精度可達1.53 mm x 0.77 mm的LGA裝置，你可輕松借助TI的MOSFET強化你的設計，而無(wú)需在性能上妥協(xié)。例如，100V NexFET™ CSD19537Q3 采用3.3-mm x 3.3-mm SON封裝的N通道功率MOSFET可以控制建筑物內HVAC系統的交流負荷。

 

控制直流負荷

 

功率BJT或MOSFET通?？刂浦绷髫摵?。功率BJT為單向且完全可控裝置，功率MOSFET則為雙向性但僅在一個(gè)方向可控，如前文I中所述。由于直流電流為單極性，僅需要一個(gè)BJT或MOSFET，如圖4所示。這兩個(gè)裝置均需要一個(gè)恒定的控制信號以保持在接通狀態(tài)。SCR與TRIAC不適合此類(lèi)應用，因為直流負荷的電流不會(huì )變?yōu)榱悴⑹惯@兩種裝置自然斷開(kāi)。直流負荷的一個(gè)示例是家用電器或工業(yè)系統內的直流電機。

 

圖4：帶一個(gè)功率BJT (a)或功率MOSFET (b)的直流負荷SSR

 

絕緣

 

SSR用于需要高壓或多負荷控制的應用情況。將兩個(gè)或更多負荷整合至一個(gè)系統時(shí)必須進(jìn)行絕緣。此類(lèi)情況下，即使是在低壓系統內，也應務(wù)必借助絕緣措施保持接地分離。用于SSR的兩種典型的絕緣方法是變壓器耦合與光絕緣器耦合。

 

在變壓器耦合中，施加至變壓器一次側與二次側的控制信號觸發(fā)功率開(kāi)關(guān)。變壓器的益處是功率可隨著(zhù)傳送至二次則電路的信號轉換。

 

在光絕緣器耦合中，光敏半導體感測由諸如發(fā)光二極管(LED)等光源或紅外線(xiàn)源施加的控制信號。光敏半導體發(fā)出的信號觸發(fā)功率開(kāi)關(guān)。此方法不涉及控制輸入與負荷之間的電氣連接，可確保電氣絕緣。缺點(diǎn)是你必須向不包括光耦可控硅的二極側電路提供一個(gè)獨立電源。

 

如果無(wú)需絕緣（諸如在控制單一負荷的低壓系統內），可采用直接的交流與直流控制。直接控制是指控制電路提供不帶額外絕緣的觸發(fā)功能。由于簡(jiǎn)化設計，直接控制在以成本為主要考量時(shí)更為可取。

 

 

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