德國皮尓茲PILZ固態(tài)繼電器的應(yīng)用電路解析

德國(pilz)皮爾茲公司自成立起已有50多年歷史，是世界上自動(dòng)化領(lǐng)域的技術(shù)者和系統(tǒng)供應(yīng)商。她于1968年發(fā)明了世界上*個(gè)雙手操作繼電器，被*為是安全控制領(lǐng)域中的一大創(chuàng)舉。1987年，皮爾茲又推出世界上*個(gè)急停繼電器PNOZ，皮爾茲的品牌也因此成為了安全繼電器的代名詞。繼可編程安全系統(tǒng)PSS之后，皮爾茲公司于1997年憑借安全、開放總線系統(tǒng)SafetyBUS p 進(jìn)入了安全技術(shù)的新領(lǐng)域。今天，德國(pilz)的產(chǎn)品適用于機(jī)械工程的任何領(lǐng)域，從傳統(tǒng)的自動(dòng)化行業(yè)，如汽車制造業(yè)、食品加工業(yè)和木材加工業(yè)，到現(xiàn)代化的機(jī)場(chǎng)、劇院、纜車和游樂場(chǎng)。皮爾茲的產(chǎn)品不僅適用于標(biāo)準(zhǔn)的安全功能，如急停、安全門和雙手控制，同時(shí)能為各種應(yīng)用提供合適的解決方案。德國(pilz)是的創(chuàng)新自動(dòng)化技術(shù)公司。作為人身、機(jī)器和環(huán)境保護(hù)的安全專家，皮爾磁為各行各業(yè)提供以客戶為中心的解決方案。其中包括來自傳感器、控制和驅(qū)動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)新產(chǎn)品與綜合服務(wù)。

德國(pilz)主要產(chǎn)品：

PILZ安全繼電器、pilz繼電器配件、德國PILZ時(shí)間繼電器、pilz安全傳感器、PILZ電磁繼電器、皮爾磁中間繼電器、PILZ功率模塊、PILZ固態(tài)繼電器、PILZ CPU單元、PILZ安全繼電器單元、PILZ旋轉(zhuǎn)編碼器 

德國皮尓茲PILZ固態(tài)繼電器的應(yīng)用電路解析

1、基本單元電路 
如圖所示為穩(wěn)定的 阻性負(fù)載，為了防止輸入電壓超過額定值，需設(shè)置一限流電阻Rx；當(dāng)負(fù)載為非穩(wěn)定性負(fù)載或感性負(fù)載時(shí)，在輸出回路中還應(yīng)附加一個(gè)瞬態(tài)抑制電路，如圖5b所 示，目的是保護(hù)固態(tài)繼電器。通常措施是在繼電器輸出端加裝RC吸收回路（例如：R=150 Ω，C=0.5 μF或R=39 Ω，C=0.1 μF），它可以有效的抑制加至繼電器的瞬態(tài)電壓和電壓指數(shù)上升率dv/dt。在設(shè)計(jì)電路時(shí)，建議用戶根據(jù)負(fù)載的有關(guān)參數(shù)和環(huán)境條件，認(rèn)真計(jì)算和試驗(yàn)RC回 路的選值。另一個(gè)常用的措施是在繼電器輸出端接入具有特定鉗位電壓的電壓控制器件，如雙向穩(wěn)壓二極管或壓敏電阻（MOV）。壓敏電阻電流值應(yīng)按下式計(jì)算：Imov=（Vmax-Vmov）/ZS 其中ZS為負(fù)載阻抗、電源阻抗以及線路阻抗之和，Vmax、Vmov分別為zui高瞬態(tài)電壓、壓敏電阻的標(biāo)稱電壓，對(duì)于常規(guī)的220V和380V的交流電源，推薦的壓敏電阻的標(biāo)稱電壓值分別為440-470V和760-810V。 
在交流感性負(fù)載上并聯(lián)RC電路或電容，也可抑制加至SSR輸出端的瞬態(tài)電壓和電壓指數(shù)上升率。但 實(shí)驗(yàn)表明，RC吸收回路，特別是并聯(lián)在SSR輸出端的RC吸收回路，如果和感性負(fù)載組合不當(dāng)，容易導(dǎo)致振蕩，在負(fù)載電源上電或繼電器切換時(shí)，加大繼電器輸 出端的瞬變電壓峰值，增大SSR誤導(dǎo)通的可能性，所以，對(duì)具體應(yīng)用電路應(yīng)先進(jìn)行試驗(yàn)，選用合適的RC參數(shù)，甚至有時(shí)不用RC吸收電路更有利。對(duì)于容性負(fù)載引起的浪涌電流可用感性元件抑制，如在電路中引入磁干擾濾波器、扼流圈等，以限制快速上升的峰值電流。另外，如果輸出端電流上升變化率（di/dt）很大，可以在輸出端串聯(lián)一個(gè)具有高磁導(dǎo)率的軟化磁芯的電感器加以限制。通常SSR均設(shè)計(jì)為“常開”狀態(tài)，即無控制信號(hào)輸入時(shí)，輸出端是開路的，但在自動(dòng)化控制設(shè)備中經(jīng)常需要“常閉”式的SSR，這時(shí)可在輸入端外接一組簡(jiǎn)單的電路，如圖5c所示，這時(shí)即為常閉式SSR。 

2、多功能控制電路 
多組輸出電路，當(dāng)輸入為“0”時(shí)，三極管BG截止，SSR1、SSR2、SSR3的輸入端無輸入電壓，各自的輸出端斷開；當(dāng)輸入為“1”時(shí)，三極管BG 導(dǎo)通，SSR1、SSR2、SSR3的輸入端有輸入電壓，各自的輸出端接通，因而達(dá)到了由一個(gè)輸入端口控制多個(gè)輸出端“通”、“斷”的目的。為單刀雙擲控制電路，當(dāng)輸入為“0”時(shí)，三極管BG截止，SSR1輸入端無輸入電壓，輸出端斷開，此時(shí)A點(diǎn)電壓加到SSR2的輸入端上（UA-UDW應(yīng)使 SSR2輸出端可靠接通），SSR2的輸出端接通；當(dāng)輸入為“1”時(shí)，三極管BG導(dǎo)通，SSR1輸入端有輸入電壓，輸出端接通，此時(shí)A點(diǎn)雖有電壓，但UA -UDW的電壓值已不能使SSR2的輸出端接通而處于斷開狀態(tài)，因而達(dá)到了“單刀雙擲控制電路”的功能（注意：選擇穩(wěn)壓二極管DW的穩(wěn)壓值時(shí)，應(yīng)保證在導(dǎo) 通的SSR1“+”端的電壓不會(huì)使SSR2導(dǎo)通，同時(shí)又要兼顧到SSR1截止時(shí)期“+”端的電壓能使SSR2導(dǎo)通）。 

3、用計(jì)算機(jī)控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)的接口及驅(qū)動(dòng)電路 
圖7計(jì)算機(jī)控制單相交 流電機(jī)正反轉(zhuǎn)的接口及驅(qū)動(dòng)電路，在換向控制時(shí)，正反轉(zhuǎn)之間的停滯時(shí)間應(yīng)大于交流電源的1.5個(gè)周期（用一個(gè)“下降沿延時(shí)”電路來完成），以免換向太快而造 成線間短路。電路中繼電器要選用阻斷電壓高于600 V和額定電壓為380 V以上的交流固態(tài)繼電器。為了限制電機(jī)換向時(shí)電容器的放電電流，應(yīng)在各回路中外加一只限流電阻Rx，其阻值和功率可按下式計(jì)算：Rx=0.2×VP/IR（Ω）, P=Im2Rx 中：VP—電源峰值電壓（V）；IR—固態(tài)繼電器額定電流（A）；Im—電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)電流（A）；P—限流電阻功率（W） 
計(jì)算機(jī)控制三相交 流電機(jī)正反轉(zhuǎn)的接口及驅(qū)動(dòng)電路，圖中采用了4個(gè)與非門，用二個(gè)信號(hào)通道分別控制電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、停止和正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)。當(dāng)改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向時(shí)，給出指令信號(hào)的 順序應(yīng)是“停止—反轉(zhuǎn)—起動(dòng)”或“停止—正轉(zhuǎn)—起動(dòng)”。延時(shí)電路的zui小延時(shí)不小于1.5個(gè)交流電源周期。其中RD1、RD2、RD3為熔斷器。當(dāng)電機(jī)允許 時(shí)，可以在R1-R4位置接入限流電阻，以防止當(dāng)萬一兩線間的任意二只繼電器均誤接通時(shí)，限制產(chǎn)生的半周線間短路電流不超過繼電器所能承受的浪涌電流，從 而避免燒毀繼電器等事故，確保安全性；但副作用是正常工作時(shí)電阻上將產(chǎn)生壓降和功耗。該電路建議采用額定電壓為660 V或更高一點(diǎn)的SSR產(chǎn)品。