如何使用固态继电器为恒温器供电

恒温器有两种电源：电池和 24VAC。恒温器需要电池才能不间断地运行。电池消耗的能量尽可能低非常重要，但即使您最大限度地减少消耗，这仍然不是一个用户友好的选择，因为电池会不时需要更换。要降低更换频率，可以使用 24VAC 电源。在没有C线的系统中，图1所示的桥式整流器将通过负载的交流（AC）电压转换为直流（DC）电压。

 

图 1：带 HVAC 负载的单个恒温器信号继电器连接

在HVAC负载（压缩机、风扇、气阀等）关断时间内，信号继电器的触点断开。当触点断开时，整流桥的端子会看到HVAC变压器的24VAC电压，并将交流电源转换为直流电源，如前所述。由此产生的直流电压用于为恒温器或子电路供电。

在HVAC负载导通期间，信号继电器的触点闭合。当触点闭合时，整流桥端子两端的电压降至零。这消除了使用24VAC作为电源的选项，因此恒温器的电池电源必须控制电路。操作机电继电器所需的电流范围从几十到几百毫安不等，这可能会对电池寿命产生重大影响。

如果有一种方法可以在不使用恒温器电池的情况下为继电器供电怎么办？电池寿命将增加，更换频率将进一步下降。一种方法是在HVAC负载的导通时间（信号继电器触点闭合）期间短时间打开继电器并向控制系统充电。与功率继电器的关断时间相比，充电时间需要非常短，以免停用功率继电器及其相应的负载。不幸的是，由于机电（信号）继电器的开关速度，这是不可能的。触点移动到所需位置所需的时间在毫秒范围内，并将中断 HVAC 负载操作。

但是，有一种设备可以实现适当的开关速度：固态继电器（SSR）。SSR 是一种基于半导体的继电器，使用晶闸管或功率晶体管执行开/关控制。

这种充电方法需要具有双通道 MOSFET 配置的 SSR，因为这样就可以在必要时关闭基于 MOSFET 的 SSR。此外，每个MOSFET的体二极管可以帮助24VAC的整流。 MOSFET体二极管与两个附加二极管相结合，形成一个全波整流桥，如图2所示。

 

图 2：HVAC 系统中 SSR 的电源

图3显示了与图2中颜色编码二极管对应的整流波形。在整流桥的输出端连接一个适当大小的电容器将平滑最终波形的电压纹波。然后，您可以将此直流电压降压到控制系统所需的电压。

 

图3：全波整流波形

使用 SSR 可使 HVAC 系统为恒温器完全供电，从而减少电池的功耗。当 SSR 关闭时，HV1 和 HV2 线路将看到完整的 24VAC 电压，并在整流桥的输出端提供恒定的 33VDC。当SSR导通时，仍然可以在短时间内循环开合状态，从而使电源电容器能够充电。这种设计可以显著降低恒温器电池的能量需求，从而降低电池更换频率。