如何使用固態(tài)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(yùn)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(gè)用戶(hù)友好的選擇，因?yàn)殡姵貢?huì)不時(shí)需要更換。要降低更換頻率，可以使用 24VAC 電源。在沒(méi)有C線的系統(tǒng)中，圖1所示的橋式整流器將通過(guò)負(fù)載的交流（AC）電壓轉(zhuǎn)換為直流（DC）電壓。

圖 1：帶 HVAC 負(fù)載的單個(gè)恒溫器信號(hào)繼電器連接

在HVAC負(fù)載（壓縮機(jī)、風(fēng)扇、氣閥等）關(guān)斷時(shí)間內(nèi)，信號(hào)繼電器的觸點(diǎn)斷開(kāi)。當(dāng)觸點(diǎn)斷開(kāi)時(shí)，整流橋的端子會(huì)看到HVAC變壓器的24VAC電壓，并將交流電源轉(zhuǎn)換為直流電源，如前所述。由此產(chǎn)生的直流電壓用于為恒溫器或子電路供電。

在HVAC負(fù)載導(dǎo)通期間，信號(hào)繼電器的觸點(diǎn)閉合。當(dāng)觸點(diǎn)閉合時(shí)，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(xiàng)，因此恒溫器的電池電源必須控制電路。操作機(jī)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(huì)對(duì)電池壽命產(chǎn)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(jìn)一步下降。一種方法是在HVAC負(fù)載的導(dǎo)通時(shí)間（信號(hào)繼電器觸點(diǎn)閉合）期間短時(shí)間打開(kāi)繼電器并向控制系統(tǒng)充電。與功率繼電器的關(guān)斷時(shí)間相比，充電時(shí)間需要非常短，以免停用功率繼電器及其相應(yīng)的負(fù)載。不幸的是，由于機(jī)電（信號(hào)）繼電器的開(kāi)關(guān)速度，這是不可能的。觸點(diǎn)移動(dòng)到所需位置所需的時(shí)間在毫秒范圍內(nèi)，并將中斷 HVAC 負(fù)載操作。

但是，有一種設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)拈_(kāi)關(guān)速度：固態(tài)繼電器（SSR）。SSR 是一種基于半導(dǎo)體的繼電器，使用晶閘管或功率晶體管執(zhí)行開(kāi)/關(guān)控制。

這種充電方法需要具有雙通道 MOSFET 配置的 SSR，因?yàn)檫@樣就可以在必要時(shí)關(guān)閉基于 MOSFET 的 SSR。此外，每個(gè)MOSFET的體二極管可以幫助24VAC的整流。 MOSFET體二極管與兩個(gè)附加二極管相結(jié)合，形成一個(gè)全波整流橋，如圖2所示。

圖 2：HVAC 系統(tǒng)中 SSR 的電源

圖3顯示了與圖2中顏色編碼二極管對(duì)應(yīng)的整流波形。在整流橋的輸出端連接一個(gè)適當(dāng)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(tǒng)所需的電壓。

圖3：全波整流波形

使用 SSR 可使 HVAC 系統(tǒng)為恒溫器完全供電，從而減少電池的功耗。當(dāng) SSR 關(guān)閉時(shí)，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(dāng)SSR導(dǎo)通時(shí)，仍然可以在短時(shí)間內(nèi)循環(huán)開(kāi)合狀態(tài)，從而使電源電容器能夠充電。這種設(shè)計(jì)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。