繼電器是一種電控製開關(guan) 器件,其本質是利用小電流去控製大電流的一種“自動開關(guan) ”,或者說利用弱電去控製強電的一種控製方式。繼電器可分為(wei) 傳(chuan) 統的電磁繼電器和固態繼電器。
電磁繼電器的工作原理傳(chuan) 統的電磁繼電器基本結構如圖1所示,通常由電磁鐵、銜鐵、彈簧、觸點(其中觸點又分為(wei) 靜觸點和動觸點)四部分組成。當控製電路通電時,即給線圈兩(liang) 端加上一定的電壓,線圈會(hui) 產(chan) 生一定的電流,因電磁效應電磁鐵會(hui) 產(chan) 生一定的吸力從(cong) 而使銜鐵在克服彈簧的拉力作用下工作,觸點吸合,工作電路導通;當線圈兩(liang) 端的電壓消失時,彈簧因形變產(chan) 生的恢複應力使觸點斷開,工作電路關(guan) 斷。因此,電磁繼電器通過控製觸點的吸合和釋放來控製工作回路的開通和關(guan) 斷。
需要注意的是,這個(ge) 關(guan) 斷過程是在物理層麵上的關(guan) 斷,在關(guan) 斷過後,因工作回路中在“物理”上不導通,即無法形成閉合的電源回路,不會(hui) 產(chan) 生漏電流。另外在觸點吸合的過程中,動觸點和靜觸點之間的內(nei) 阻幾乎可以忽略不計,工作回路不會(hui) 因為(wei) 繼電器導通而產(chan) 生壓降,同時繼電器也不會(hui) 因為(wei) 自身導通產(chan) 生較大的熱量。
圖1.電磁繼電器結構圖
固態繼電器的工作原理固態繼電器(Solid State Relay,因此又稱為(wei) SSR)是一種由固態電子元器件組成的新型無觸點式繼電器。固態繼電器的開關(guan) 功能通常依靠光耦、MOS管、IGBT、晶體(ti) 三極管等開關(guan) 元器件實現。固態繼電器的本質其實就是一種具有開關(guan) 性質的集成電路。固態繼電器的結構如圖2所示。外界給定的輸入信號(高電平或者低電平)經觸發電路後,控製開關(guan) 元器件的通斷來實現工作回路的開通與(yu) 關(guan) 斷。
圖2.固態繼電器結構圖
開關(guan) 元器件以常見的MOS管為(wei) 例。固態繼電器在通過MOS管關(guan) 斷工作電路時,並不是物理層麵上的關(guan) 斷,MOS管在關(guan) 斷時依舊會(hui) 產(chan) 生微小的漏電流。並且MOS管在導通過程中會(hui) 產(chan) 生一定的正向導通壓降,這部分損耗的電能會(hui) 轉化成熱量,通常固態繼電器需要考慮更好的散熱方式。這也就是市麵上的固態繼電器產(chan) 品外殼會(hui) 考慮金屬材質的原因。
因為(wei) 市場上很多智能MOS管的出現,固態繼電器通常帶有過壓保護、過流保護、過溫保護等更多自我檢測和自我保護功能。這便是固態繼電器相對於(yu) 電磁繼電器的優(you) 勢之一。另外開關(guan) 元器件的通斷明顯比觸點吸合和釋放這種物理形式的開通與(yu) 關(guan) 斷速度快,快速轉換、靈敏性高也是固態繼電器一大特點。
總結電磁繼電器:
- 驅動方式簡單,能實現工作回路完全斷開,隔離性好;
- 切換速度慢,觸點在閉合時容易產生電火花,觸點閉合時有聲音;
- 觸點容易氧化,(與固態繼電器相比)使用壽命短;
- 繼電器功能容易受到外界電磁幹擾。
- 電磁繼電器的吸合時間基本上都在5ms至30ms的範圍內,大部分都在10ms左右。響應速度慢於固態繼電器。
固態繼電器:
- 固態繼電器的切換速度小於500微秒(0.5ms),響應速度遠快於電磁繼電器。切換速度快,響應速度快,不存在傳統繼電器有噪音、會產生電火花、容易受電磁幹擾等缺點;
- 部分固態繼電器會集成檢測和保護功能,可靠性高,使用壽命長;
- 隔離性差,工作回路會產生漏電流,存在正向壓差,需要考慮器件散熱。