自制固态继电器.doc

自制固态继电器 \o 收藏此页 固态继电器作为电子开关，其通断 无机械接触部件，较普通电磁继 电器工作可靠、开关速度快、无噪声 与火化，加上控制 电流小，能与一般 的CMOS电路兼容。因此，在日常的电 子制作与电子产品的开发中，多用固 态继电器代替普通的电磁继电器。 固态继电器一般由输入恒流控制 部分、 光电耦合器隔离部分及输出功 率开关部分组成。当然，在已知输入 电压变化范围不大时，我们可以将恒 流部分省略掉。根据实际应用中负载 供电电源是交流还是直流，在制作时 可选用不同类型的光电耦合器及功率 开关元件。在供电电源为直流时，光 电耦合器可以选用4N系列(受光器件为 光敏 三极管)，功率开关元件用晶体三 极管或达林顿复合管；供电电源为交 流时，光电耦合器可选用MOC306x系 列（受光器件可看作光控的双向触发 二极管），功率开关元件用单向晶闸 管或双向 晶闸管。 工作原理 图 1为交流固态继电器的原理图。 由R1、R2、VT1、VT2构成恒流电路， 保证控制电压大范围内变动时，光电 耦合器可靠地工作。控制端加上电压 时，电流流过R1使VT2导通，则VT1也 导通，VT1发射极与基极间电压保持在 0.6V左右，即R2两端电压约为0.6V，所 以流过R2的电流为0.6/R2，则流过光 电耦合器的电流也为0.6/R2，基本不随 控制电压的变化而变化。实测得，在 R1=47Ω，控制电压在3~30V之间变化 时，VT2的集电极 电流维持在11mA左 右，变化量不超过±1mA。光电耦合器 实现了以光为介质的信号传输，使输 入 /输出端可靠隔离，隔离带耐压1kV以 上。功率开关选用双向晶闸管，R3 为 触发限流 电阻，R4与C串联用来吸收瞬 间的高电压。 元器件选择 恒流部分按图中的参数选取元 件，均无特殊要求。图1中的光电耦合 器分别选用了4N25与MOC3063等便于 购买的型号。这两种光耦均采用双列直 插六脚封装，外形如图2所示，图1中 标注了内部结构对应的引脚排列。功率 三极管或晶闸管的选取决定了固态继电 器的带负载能力，图1中T选用BT136、 BCR3AM时，负载电流最大为3A；选用 BCR10AM时，最大电流为10A。若负 载电流小于1A，T可用MAC97A6等型号 的小管，这将使制成的成品体积大大减 小。如果负载 电流较大，必要时需要 给VT4和T加装一定大小的散热器。在 负载电源为220V时，C的耐压值不小于 400V。笔者用的是彩电开关电源用的 耐压1kV的安规电容。 制作步骤 整个电路十分简单，可以在一小 块多孔板上完成制作。制作时要注意 输入端与输出端要尽量远离，特别是 用于负载电源为交流220V时。笔者按 图 1电路焊好的小板如题图所示，大 小为30mm（长）×18mm