自制固态继电器_活得精彩

    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,无噪声与火花,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,多用固态继电器替代普通的电磁继电器。

   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,在制作时可选不同类型的光电耦合器和功率开关元件。在供电电源为直流时,光电耦合器可选用4N系列(受光元件为光敏三极管),功率开关元件用晶体三极管或达林顿三极管;供电电源位交流时,光电耦合器可选用MOC306x系列(受光元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


图一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化时,光电耦合器可靠工作。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0.6V,所以流过R2的电流也为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。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MOC3036等便于购买的型号。这两种光耦合器分别选采用双列直插六脚封装,外形如图2所示,在图一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选用了BT136、BCR3AM时,负载电流{zd0}为3A;若选用BCR10AM时,{zd0}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,可以在一个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。留出了输入\输出端4个引脚。为了便于区分,输入端采用了较细的引线,且正极留的长一些,输出端采用较粗的引线,且两根一样长。这样无需任何标记就可以根据引线对引脚排列一目了然。焊好的小板经测试无误后可以用热熔胶将其封成一个整体,或者用大小适当的绝缘外壳装起来。

制作好的固态继电器便可以在电路中取代电磁继电器继续使用了。这种固态继电器的工作下限电压低于3V,上限电压高于30V,因此通用性很强。



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