如何使用固態繼電器為恒溫器供電

恒溫器有兩種電源：電池和 24VAC。恒溫器需要電池才能不間斷地運行。電池消耗的能量盡可能低非常重要，但即使您最大限度地減少消耗，這仍然不是一個用戶友好的選擇，因為電池會不時需要更換。要降低更換頻率，可以使用 24VAC 電源。在沒有C線的系統中，圖1所示的橋式整流器將通過負載的交流（AC）電壓轉換為直流（DC）電壓。

圖 1：帶 HVAC 負載的單個恒溫器信號繼電器連接

在HVAC負載（壓縮機、風扇、氣閥等）關斷時間內，信號繼電器的觸點斷開。當觸點斷開時，整流橋的端子會看到HVAC變壓器的24VAC電壓，并將交流電源轉換為直流電源，如前所述。由此產生的直流電壓用于為恒溫器或子電路供電。

在HVAC負載導通期間，信號繼電器的觸點閉合。當觸點閉合時，整流橋端子兩端的電壓降至零。這消除了使用24VAC作為電源的選項，因此恒溫器的電池電源必須控制電路。操作機電繼電器所需的電流范圍從幾十到幾百毫安不等，這可能會對電池壽命產生重大影響。

如果有一種方法可以在不使用恒溫器電池的情況下為繼電器供電怎么辦？電池壽命將增加，更換頻率將進一步下降。一種方法是在HVAC負載的導通時間（信號繼電器觸點閉合）期間短時間打開繼電器并向控制系統充電。與功率繼電器的關斷時間相比，充電時間需要非常短，以免停用功率繼電器及其相應的負載。不幸的是，由于機電（信號）繼電器的開關速度，這是不可能的。觸點移動到所需位置所需的時間在毫秒范圍內，并將中斷 HVAC 負載操作。

但是，有一種設備可以實現適當的開關速度：固態繼電器（SSR）。SSR 是一種基于半導體的繼電器，使用晶閘管或功率晶體管執行開/關控制。

這種充電方法需要具有雙通道 MOSFET 配置的 SSR，因為這樣就可以在必要時關閉基于 MOSFET 的 SSR。此外，每個MOSFET的體二極管可以幫助24VAC的整流。 MOSFET體二極管與兩個附加二極管相結合，形成一個全波整流橋，如圖2所示。

圖 2：HVAC 系統中 SSR 的電源

圖3顯示了與圖2中顏色編碼二極管對應的整流波形。在整流橋的輸出端連接一個適當大小的電容器將平滑最終波形的電壓紋波。然后，您可以將此直流電壓降壓到控制系統所需的電壓。

圖3：全波整流波形

使用 SSR 可使 HVAC 系統為恒溫器完全供電，從而減少電池的功耗。當 SSR 關閉時，HV1 和 HV2 線路將看到完整的 24VAC 電壓，并在整流橋的輸出端提供恒定的 33VDC。當SSR導通時，仍然可以在短時間內循環開合狀態，從而使電源電容器能夠充電。這種設計可以顯著降低恒溫器電池的能量需求，從而降低電池更換頻率。