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固态继电器通态压降(Vpk)对散热的影响


        散热性能对固态继电器至关重要,如果散热效果不佳,甚至可能对固态造成永久性损坏。影响散热效果的原因有很多,其中起决定性因素的是固态继电器本身的发热量以及环境的影响。


        固态继电器本身的发热量与通态压降(Vpk)密切相关,是其中一个具体指标。通态压降是指当继电器处于导通时,在额定输出电流下测得的输出端电压。固态继电器工作时,存在一定的功耗带来热量,该功耗是由通态压降和负载电流的乘积(Vpk×Arms)决定的。例如,固态继电器的通态压降为1.6V,负载电流为50A,则发热量为1.6V×50A=80W,即有80W的热量需要消散。由此可看出,Vpk是判断固态性能的一个重要参数,其数值越小表明固态的性能越好。快达(Crydom)固态继电器的普通型NTD/NTA系列的Vpk值能达到1.6,高端型的CW系列的VPK值能达到1.3,在同类产品中处于领先地位。同时,在环境温度较高或负载电流超过20A时需使用散热片;在安装面上使用散热膏或散热贴以增加固态与散热片的接触散热面积;或必要的时候可安装风扇进行强制通风。


实际使用举例
(1) 阻性负载――以波峰焊为例
我们以一台常见的三温区+锡炉加热波峰焊机为例来选型,由于波峰焊机多采用发热管来加热,所以我们确定为过零型固态继电器CW系列,设定每只发热管的功率为7KW,220V工作电压,计算实际正常工作的电流7000/220=31.8A,工作中的环境温度为44摄氏度左右,控制电压为24Vdc,我们暂选型号为CWD2450P.


热计算如下:


公式:Tj-Ta=P(Rqjc+Rqcs)


 Tj-Ta是结-环境温度梯度,即热阻之和乘以结功耗P(W)


Tj=结温,ºC
Ta=壳体温度,ºC
P=功率损耗(Iload*Edrop), W
Rqjc=结-壳热阻,ºC/W
Rqcs=壳体-散热器热阻,ºC/W
Edrop=有效压降,V
Iload=负载电流 ,   A
Pf=负载功率,   W
U=工作电压, V


我们选用的SSR号为为CW2450P,查技术参数表可知在正常工作的参数有:
Tj=125 ºC
Rqjc=0.2 ºC/W
Eload=1.3 V
Rqcs=1.5 ºC/W (我们现场实际散热不怎么好)
现场SSR壳体温度为Tc=44 ºC


  所以有  P=(Tj-Ta)/(Rqjc+Rqcs)=(125-44)/(0.2+1.5)=47.65 W


 那么可允许输入最大安全电流 Iload=P/Eload=47.65/1.3=36.65 A



而我们在机器实际使用中正常电流为约为I=P/U=7000/220=31.8 A
所以我们选定型号为CWD2450P。


(2) 电感负载――以一个1HP小电机为例


在用固态继电器控制电机的时候要特别注意,由于电机在启动和关断的瞬间有相当大的反电动势,也会产生相当大的浪涌电流,固态继电器最大浪涌电流额定值典型的为稳态均方根值的十倍。在CRYDOM的产品里我们推荐使用瞬时型的固态继电器,而往往在做控制电机的固态继电器选型时是一个相当复杂的计算过程,我们提供一套快捷、实用的选型方案:


i. 负载实际工作电流的5倍需小于所选固态继电器标称电流。(750/220)*5=17.05 A
ii. 负载的实际工作电流的10倍需小于固态继电器的最大浪涌电流,(通常参考一个周波)。17.05*10=170.5A
综上选型可以选出CRYDOM对应型号为CWD2425-10