固态继电器过压保护
出处:维库电子市场网 发布于:2023-08-25 17:01:57 | 388 次阅读
本应用笔记介绍了不同类型的固态继电器过压保护器件。该文件还提供了有关它们的选择以及与 Vishay 固态继电器一起使用的建议。
自问世以来,固态继电器 (SSR) 一直依靠金属氧化物压敏电阻 (MOV) 等过压抑制器件来保护其输出免受瞬态过压等极端电压的影响。任何超过 SSR 的直流或峰值交流负载电压(如数据表的绝对最大额定值中指定)的电压都可能损坏 SSR。如果可能出现过压情况(例如,来自电话线的闪电或电源交叉感应、关闭电机和变压器等感性负载产生的电压尖峰,甚至来自原始市电的浪涌),则 SSR 的输出需要过压抑制设备
抑制装置
过电压抑制器有多种类型。大多数抑制器可分为以下四组之一。
齐纳二极管
金属氧化物压敏电阻 (MOV)
气体放电管
半导体抑制器
常见抑制装置的属性
齐纳二极管
低电压过冲、小尺寸、提供表面贴装版本、短路故障模式
MOV
能够处理大浪涌电流,提供表面贴装版本,短路故障模式,价格便宜。
气体放电管
可承受大浪涌电流、低电容、低漏电流
半导体抑制器
低电压过冲,能够处理大电流、低电容、低漏电流、短路故障模式。
抑制技术
有多种技术可用于保护 SSR 和负载免受过压状况的影响。图 1A 显示了采用 DC 配置接线的 SSR,控制感性负载。为了保护继电器免受感应反激能量的影响,在负载两端放置了一个二极管。当继电器关闭负载时,二极管将反激能量分流到线圈上,从而消除极端电压。然而,该二极管不会保护继电器免受其他来源产生的瞬变的影响。

为了充分保护 SSR,强烈建议在 SSR 的触点上放置一个齐纳二极管。当 SSR 关闭时,齐纳二极管将保护 SSR 免受任何正电压瞬变的影响,而 MOSFET 开关固有的二极管将保护 SSR 免受任何负电压瞬变的影响。这些瞬变不应超过 SSR 的峰值负载电流值(每个 MOSFET 大约 400 mA)。如果预计电流较大,请使用分立抑制器提供外部分流路径。图 1B 显示了一个类似的应用,该应用使用交流电源,并在其交流/直流配置中接线了 SSR。这里利用 MOV 进行双向保护。可以添加第三个 MOV(未显示),以分流负载和 SSR。
图 2 显示了基本数据访问布置 (DAA),其中包括端接至变压器初级湿式电路的电话环路、用于挂机/摘机控制的 SSR 以及瞬态电压抑制 (TVS)。在 SSR 和负载之间放置抑制器件是最安全的电路保护方法。在此配置中,两个抑制器的尺寸都需要相应调整以处理浪涌电流。

图 3 显示了图 2 中电路的改进。这里,负载两端的抑制装置被重新定位并放置在负载和 SSR 上。该抑制器将首当其冲地承受浪涌电流。SSR 上的抑制装置现已降低其作用,仅保护 SSR 免受负载的感应冲击。因此,现在可以使用具有较低电流处理能力的抑制装置。如果负载不是感性负载,可以通过消除继电器两端的保护器来进一步简化电路,如图 4 所示。


图 5 描绘了另一种保护场景。如果负载能够处理浪涌电流,则直接跨接 SSR 放置抑制装置就足够了。

最常见的保护技术如图 6 所示。直接跨电话环路放置的 TVS 将瞬态电压限制为低于 SSR 负载电压值的值。第二个抑制器装置(通常是驻留在直流终端环路保持电路中的齐纳二极管)可续流来自该干变压器 DAA 电路的感应飞回。

抑制装置选择
当发生故障时,短路保护器凭借其低阻抗最大限度地减少 SSR 中的功耗。如果将短路保护器直接跨接在 SSR 的输出上,则 SSR 上将只有几伏电压,从而使流经 SSR 的电流保持在最低限度。另一方面,钳位抑制器允许在 SSR 输出上施加满钳位电压。如果不采取预防措施,这可能会损坏 SSR。具有电流限制功能的 Vishay SSR 在承受高钳位电压时可最大限度地减少流过 SSR 的电流。这些 SSR 允许设计人员使用廉价的 MOV 钳位抑制器,而不必担心损坏 SSR。
选择抑制器件时要考虑的主要电气参数是钳位电压和电流容量。钳位电压或断开过电压不得超过 SSR 击穿电压。为了防止这种情况发生,请确定峰值脉冲电流时最坏情况的钳位电压。MOV 具有最高的电压钳位比。对于这些器件,正常电路工作时经历的电压与峰值瞬态电压之间存在很大差异。无论使用哪种抑制器,都要适当调整器件尺寸以吸收最坏情况的故障电流。
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