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固態(tài)繼電器是一種由微電子電路、分立電子器件和電力電子功率器件組成的無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)，可以實(shí)現控制端與負載端的隔離。通過(guò)使用隔離器件，固態(tài)繼電器的輸入端可以用微小的控制信號直接驅動(dòng)大電流負載。固態(tài)繼電器
全電子電路組合的元件
固態(tài)繼電器（Solid State Relay，縮寫(xiě)SSR），是由微電子電路，分立電子器件，電力電子功率器件組成的無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)。用隔離器件實(shí)現了控制端與負載端的隔離。固態(tài)繼電器的輸入端用微小的控制信號，達到直接驅動(dòng)大電流負載。
基本信息
| 中文名 | 固態(tài)繼電器 |
| 外文名 | Solid State Relay |
| 別名 | SSR |
| 功能 | 短路保護 ，過(guò)載保護和過(guò)熱保護 |
| 解釋 | 由微電子電路 |
簡(jiǎn)介
單相固態(tài)繼電器它為單刀單擲常開(kāi)式結構，用LED顯示工作狀態(tài)。它是用現代微電子技術(shù)與電力電子技術(shù)發(fā)展起來(lái)的一種新型無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)器件。它可以實(shí)現用微弱的控制信號(幾毫安到幾十毫安)控制0．1A直至幾百A電流負載，進(jìn)行無(wú)觸點(diǎn)接通或分斷。它為四端有源器件，兩個(gè)輸入控制端，兩個(gè)負載輸出端，輸出端與負載、電源串聯(lián)，輸入輸出之間為光電隔離，內置RC吸收回路，輸入端加上直流或脈沖信號，輸出端就能從斷態(tài)轉變成通態(tài)。
整個(gè)器件沒(méi)有任何可動(dòng)部件或觸點(diǎn)，實(shí)現了相當于電磁繼電器的功能。固態(tài)繼電器工作可靠，無(wú)觸點(diǎn)、無(wú)火花、壽命長(cháng)、無(wú)噪聲，無(wú)電磁干擾，開(kāi)關(guān)速度快，抗干擾能力強，且體積小，耐振動(dòng)、耐沖擊，防爆、防潮、防腐蝕，能與TTL、DTL、HTL等邏輯電路兼容，以微小的控制信號達到直接驅動(dòng)大電流負載的目的。
固態(tài)繼電器
組成部分
組成固態(tài)繼電器有三部分組成：輸入電路，隔離(耦合)和輸出電路。安輸入電壓的不同類(lèi)別，輸入電路可分為直流輸入電路，交流輸入電路和交直流輸入電路三種。有些輸入控制電路還具有與TTL/CMOS兼容，正負邏輯控制和反相等功能。固態(tài)繼電器的輸入與輸出電路的隔離和耦合方式有光電耦合和變壓器耦合兩種。固態(tài)繼電器的輸出電路也可分為直流輸出電路，交流輸出電路和交直流輸出電路等形式。交流輸出時(shí)，通常使用兩個(gè)可控硅或一個(gè)雙向可控硅，直流輸出時(shí)可使用雙極性器件或功率場(chǎng)效應管。分類(lèi)按工作性質(zhì)分有直流輸入-交流輸出型、直流輸入-直流輸出型、交流輸入-交流輸出型、交流輸入-直流輸出型。按安裝方式有裝置式（面板安裝），線(xiàn)路板安裝型。按元件分有普通型和增強型。交流固體繼電器按開(kāi)關(guān)方式分有電壓過(guò)零導通型（簡(jiǎn)稱(chēng)過(guò)零型）和隨機導通型（簡(jiǎn)稱(chēng)隨機型）；按輸出開(kāi)關(guān)元件分有雙向可控硅輸出型（普通型）和單向可控硅反并聯(lián)型（增強型）；按安裝方式分有印刷線(xiàn)路板上用的針插式（自然冷卻，不必帶散熱器）和固定在金屬底板上的裝置式（靠散熱器冷卻）；另外輸入端又有寬范圍輸入（DC3－32V）的恒流源型和串電阻限流型等。SSR固態(tài)繼電器以觸發(fā)形式，可分為零壓型(Z)和調相型(P)兩種。在輸入端施加合適的控制信號VIN時(shí)，P型SSR立即導通。當VIN撤銷(xiāo)后，負載電流低于雙向可控硅維持電流時(shí)(交流換向)SSR關(guān)斷。Z型SSR內部包括過(guò)零檢測電路，在施加輸入信號VIN時(shí)，只有當負載電源電壓達到過(guò)零區時(shí)SSR才能導通，并有可能造成電源半個(gè)周期的最大延時(shí)。Z型SSR關(guān)斷條件同P型，但由于負載工作電流近似正弦波，高次諧波干擾小，所以應用廣泛。SSR由于采用輸出器件不同，有普通型(S采用雙向可控硅元件)和增強型(HS采用單向可控硅元件)之分。當加有感性負載時(shí)，在輸入信號截止t1之前，雙向可控硅導通，電流滯后電源電壓90O(純感時(shí))。t1時(shí)刻輸入控制信號撤銷(xiāo)，雙向可控硅在小于維持電流時(shí)關(guān)斷(t2)可控硅將承受電壓上升率dv/dt很高的反向電壓。這個(gè)電壓將通過(guò)雙向可控硅內部的結電容，正反饋到柵極。如果超過(guò)雙向可控硅換向dv/dt指標(典型值10V/s將引起換向恢復時(shí)間長(cháng)甚至失敗。單向可控硅(增強型SSR)由于處在單極性工作狀態(tài)，此時(shí)只受靜態(tài)電壓上升率所限制(典型值200V/s)，因此增強型固態(tài)繼電器HS系列比普通型SSR的換向dv/dt指標提高了520倍。由于采用兩只大功率單向可控硅反并聯(lián)，改變了電流分配和導熱條件，提高了SSR輸出功率。增強型SSR在大功率應用場(chǎng)合，無(wú)論是感性負載還是阻性負載耐電壓、耐電流沖擊及產(chǎn)品的可靠性，均超過(guò)普通固態(tài)繼電器，并達到了進(jìn)口產(chǎn)品的基本指標，是替代普通固態(tài)繼電器的更新產(chǎn)品。
固態(tài)繼電器
應用
S系列固態(tài)繼電器，HS系列增強型固態(tài)繼電器、可以廣泛用于：計算機外圍接口裝置，恒溫器和電阻爐控制、交流電機控制、中間繼電器和電磁閥控制、復印機和全自動(dòng)洗衣機控制、信號燈交通燈和閃爍器控制、照明和舞臺燈光控制、數控機械遙控系統、自動(dòng)消防和保安系統、大功率可控硅觸發(fā)和工業(yè)自動(dòng)化裝置等。在應用中需要考慮下述問(wèn)題。
固態(tài)繼電器
1、器件的發(fā)熱SSR在導通時(shí)，元件將承受P耗=V有€譏有的熱耗散功率，其中V有效值和I有效值分別為飽和壓降和工作電流的有效值。此時(shí)，需依據實(shí)際工作環(huán)境條件，嚴格參照額定工作電流時(shí)允許的外殼溫升(75℃)，合理選用散熱器尺寸或降低電流使用，否則將因過(guò)熱引起失控，甚至造成產(chǎn)品損壞。在線(xiàn)路板上使用，連續負載電流23A時(shí)，可選用S€?3S€?4產(chǎn)品，5A時(shí)可選用S€?08W3封裝產(chǎn)品。10A以下，可采用散熱條件良好的儀器底板。10A以上，需配散熱器。30A以下采用自然風(fēng)冷，連續負載電流大于30A時(shí)，需采用儀器風(fēng)扇強制風(fēng)冷。
2、封裝和安裝形式臥式W型、立式L型，體積小適用于印制板直接焊接安裝。立式L2型，既能適合于線(xiàn)路板焊接安裝，也能適用于線(xiàn)路板上插接安裝。K型及F型，適合散熱器及儀器底板安裝。大功率SSR(K型和F型封裝)安裝時(shí)，應注意散熱器接觸面應平整，并需涂復導熱硅脂(先鋒T-50)。安裝力矩愈大，接觸熱阻愈小。大電流引出線(xiàn)，需配冷壓焊片，以減少引出線(xiàn)接點(diǎn)電阻。
3、輸入端驅動(dòng)SSR按輸入控制方式，可分為電阻型、恒流源和交流輸入控制型。目前主要提供的，是供5VTTL電平用電阻輸入型。使用其他控制電壓時(shí)，可相應選用限流電阻。SSR輸入屬于電流型器件，當輸入端光耦可控硅完全導通后(微秒數量級)，觸發(fā)功率可控硅導通。當激勵不足或斜波式的觸發(fā)電壓，有可能造成功率可控硅處于臨界導通邊緣，并造成主負載電流流經(jīng)觸發(fā)回路引起的損壞。例如基本性能測試電路、輸入為可調電壓源，測試負載用100W燈泡，輸入觸發(fā)信號應為階躍邏輯電平，強觸發(fā)方式。國外廠(chǎng)商提供的器件標準電流為10mA，考慮到全溫度工作范圍(-40+70℃)，發(fā)光效率穩定和抗干擾能力，推薦最佳直流觸發(fā)工作電流在12-25mA之間。SSR輸入端可并聯(lián)或串聯(lián)驅動(dòng)。串聯(lián)使用時(shí)，一個(gè)SSR按4V電壓考慮，12V電壓可驅動(dòng)3個(gè)SSR。
4、干擾問(wèn)題SSR產(chǎn)品也是一種干擾源，導通時(shí)會(huì )通過(guò)負載產(chǎn)生輻射或電源線(xiàn)的射頻干擾，干擾程度隨負載大小而不同。白熾燈電阻類(lèi)負載產(chǎn)生的干擾較小，零壓型在交流電源的過(guò)零區(即零電壓)附近導通，因此干擾也較小。減少的方法是在負載串聯(lián)電感線(xiàn)圈。另外，信號線(xiàn)與功率線(xiàn)之間，也應避免交叉干擾。
固態(tài)繼電器
5、過(guò)流/過(guò)壓保護快速熔斷器和空氣開(kāi)關(guān)通用的過(guò)電流保護方法。快速熔斷器可按額定工作電流的1.2倍選擇，一般小容量可選用保險絲。特別注意負載短路，是造成SSR產(chǎn)品損壞的主要原因。感性及容性負載，除內部RC電路保護外，建議采用壓敏電阻并聯(lián)在輸出端，作為組合保護。金屬氧化鋅壓敏電阻(MOV)面積大小決定吸收功率，厚度決定保護電壓值。交流220V的SSR，選用MYH12、430V、12的壓敏電阻;380V選用MYH12、750V壓敏電阻；較大容量的電機變壓器應選用MYH20、24通流容量大的壓敏電阻。
6、關(guān)于負載的考慮SSR對一般的負載應是沒(méi)有問(wèn)題的，但也必須考慮一些特殊的負載條件，以避免過(guò)大的沖擊電流和過(guò)電壓，對器件性能造成不必要的損壞。白熾燈、電爐等類(lèi)的“冷阻”特性，造成開(kāi)通瞬間的浪涌電流，超過(guò)額定工作電流值數倍。一般普通型SSR，可按電流值的2/3選用。增強型SSR，可按廠(chǎng)商提供的參數選用。在惡劣條件下的工業(yè)控制現場(chǎng)，建議留有足夠的電壓、電流余量。某些類(lèi)型的燈在燒斷瞬間會(huì )出現低阻抗。氣化和放電通道以及容性負載，如切換電容器組或電容器電源，會(huì )造成類(lèi)似短路狀態(tài)。可在線(xiàn)路中進(jìn)一步串聯(lián)電阻或電感，作為限流措施。電機的開(kāi)啟和關(guān)閉，也會(huì )產(chǎn)生較大的沖擊電流和電壓。中間繼電器、電磁閥吸合不可靠時(shí)引起的抖動(dòng)，以及電容換向式電機換向時(shí)，電容電壓和電源電壓的疊加會(huì )在SSR兩端產(chǎn)生二倍電源的浪涌電壓。控制變壓器初級時(shí)，也應考慮次級線(xiàn)路上的瞬態(tài)電壓對初級的影響。此外，變壓器也有可能因為兩個(gè)方向電流不對稱(chēng)，造成飽和引起的浪涌電流異常現象。就是通過(guò)示波器去測量可能引起的浪涌電流和電壓，從而選用合適的SSR和保護措施。固態(tài)繼電器已廣泛應用于計算機外圍接口裝置，電爐加熱恒溫系統，數控機械，遙控系統、工業(yè)自動(dòng)化裝置；信號燈、閃爍器、照明舞臺燈光控制系統；儀器儀表、醫療器械、復印機、自動(dòng)洗衣機；自動(dòng)消防，保安系統，以及作為電網(wǎng)功率因素補償的電力電容的切換開(kāi)關(guān)等等，另外在化工、煤礦等需防爆、防潮、防腐蝕場(chǎng)合中都有大量使用。
特性
1、負載類(lèi)型，輸出電流和浪涌電流使用中流過(guò)繼電器輸出端的穩態(tài)電流不得超過(guò)產(chǎn)品詳細規范規定的相應溫度下的額定輸出電流，可能出現在浪涌電流不得超過(guò)繼電器的過(guò)負載能力，用戶(hù)在選用固體繼電器時(shí)，必須考慮繼電器在保證穩態(tài)工作的前提下，能夠承受這個(gè)浪涌電流。給出考慮負載浪涌電流和繼電器過(guò)負載能力后，常溫下各種負載的穩態(tài)電流對固態(tài)繼電器額定輸出電流的降額系數的推薦值。負載類(lèi)型電阻電熱白熾燈交流電磁鐵變壓器單相電機三相電機降額系數10.80.50.50.50.12～0.240.18～0.33舉例：設固態(tài)繼電器負載為電磁鐵，電磁鐵工作電流為1.4A，根據降額系數，計算出額定電流值為1.4A/0.5=2.8A，留一點(diǎn)余量，選擇3A的固態(tài)繼電器較合適。
固態(tài)繼電器
2、輸出電壓、瞬態(tài)電壓和DV/DT直流固態(tài)繼電器只適用于控制直流電源和負載，交流固態(tài)繼電器只適用于控制交流電源和負載交流直流通用(雙向)固態(tài)繼電器可適用于交流、直流和雙向方波的控制。負載電源的電壓不能超過(guò)繼電器的額定輸出電壓，也不能低于規定的最小輸出電壓，可能加至繼電器輸出端的最大電壓峰值，一定要低于繼電器的瞬態(tài)電壓值。切換交流電感負載，單相電機和三相電機負載，或這些負載電器上電時(shí)，繼電器輸出端可能出現兩倍于電源電壓峰值的電壓。對感性和容性負載，當交流固體繼電器在零電流關(guān)斷時(shí)，電源電壓不為零，并且以較大的DV/DT值加至繼電器的輸出端，因此應選用DV/DT高的繼電器。
3、輸入特性阻性輸入固態(tài)繼電器的輸入電壓一般可分為兩檔，適應低電壓輸入信號的10-30V，還有是輸入電壓范圍較大的恒流輸入固體繼電器，范圍在4-24V，固態(tài)繼電器的輸入電流一般在10MA左右，可與TTL電路兼容。
4、其它特性包括固態(tài)繼電器的輸出電壓降，輸出漏電流，零點(diǎn)交流，絕緣電阻，介質(zhì)耐壓等電氣特性。所在固態(tài)繼電器都具有零和非過(guò)零兩種方式，非過(guò)零請助用戶(hù)注明，選用固態(tài)繼電器要留有余量預防負載短路，應選用適量快速熔斷器，在控制感性負載時(shí)，一定要考慮負載的啟動(dòng)特性，在控制感性負載時(shí)，一定要考慮負載的啟動(dòng)特性，電流大于40A時(shí)，需加風(fēng)扇強冷或水冷，風(fēng)速大于6米/秒。
說(shuō)明：
1、負載10A及以上，必須安裝散熱器，40A以上加風(fēng)扇強冷或水冷。
2、使用感性負載時(shí)，請必須在輸出端并接一壓敏電阻，取值為負載電壓的1.6-1.9倍。
技術(shù)參數
1．輸入電壓范圍：在環(huán)境溫度25'c下，固態(tài)繼電器能夠工作的輸入電壓范圍。2．輸入電流：在輸入電壓范圍內某一特定電壓對應的輸入電流值。
固態(tài)繼電器
3．接通電壓：在輸入端加該電壓或大于該電壓值時(shí)，輸出端確保導通。
4．關(guān)斷電壓：在輸入端加該電壓或小于該電壓值時(shí)，輸出端確保關(guān)斷。
5．反極性電壓：能夠加在繼電器輸入端上，而不應起永久性破壞的最大允許反向電壓。
6．額定輸出電流：環(huán)境25'C時(shí)的最大穩態(tài)工作電流。
7．額定輸出電壓：能夠承受的最大負載工作電壓。
8．輸出電壓降：當繼電器處于導通時(shí)，在額定輸出電流下測得的輸出端電壓。
9．輸出漏電流：當繼電器處于關(guān)斷狀態(tài)施加額定輸出電壓時(shí)，流經(jīng)負載的電流值。
10．接通時(shí)間：當繼電器接通時(shí)，加輸入電壓到接通電壓開(kāi)始至輸出達到其電壓最終變化的90%為止之間的時(shí)間間隔。
11．關(guān)斷時(shí)間：當繼電器關(guān)斷時(shí)，切除輸入電壓到關(guān)斷電壓開(kāi)始至輸出達到其電壓最終變化的10%為止之間的時(shí)間間隔。
12．過(guò)零電壓：對交流過(guò)零型固態(tài)繼電器，輸入端加入額定電壓，能使繼電器輸出端導通的最大起始電壓。
13．最大浪涌電壓：繼電器能承受的而不致造成永久性損壞的非重復浪涌(或過(guò)載)電流。
14．電器系統峰值：在繼電器工作狀態(tài)繼電器輸出端能夠承受的最大迭加的瞬時(shí)峰值擊穿電壓。
15．電壓指數上升率dv/dt：繼電器的輸出元件能夠承受的不使其導通的電壓上升率。
16．工作溫度：繼電器安規范安裝或不安裝散熱板時(shí)，其正常工作的環(huán)境溫度范圍。特點(diǎn)交流固態(tài)繼電器與通常的電磁繼電器不同：無(wú)觸點(diǎn)、輸入電路與輸出電路之間光(電)隔離、由分立元件．半導體微電子電路芯片和電力電子器件組裝而成，以阻燃型環(huán)氧樹(shù)脂為原料，采用灌封技術(shù)持其封閉在外殼中、使與外界隔離，具有良好的耐壓、防腐、防潮抗震動(dòng)性能。主要不足是存在通態(tài)壓降（需相應散熱措施），有斷態(tài)漏電流，觸點(diǎn)組數少，另外過(guò)電流、過(guò)電壓及電壓上升率、電流上升率等指標差。區別由于觸發(fā)信號方式不同，過(guò)零型和隨機型之間的區別主要在于負載交流電流導通的條件不同。當輸入端施加有效的控制信號時(shí)，隨機型LSR負載輸出端立即導通（速度為微秒級），而過(guò)零型LSR則要等到負載電壓過(guò)零區域(約±15V)時(shí)才開(kāi)啟導通。當輸入端撤消控制信號后，過(guò)零型和隨機型LSR均在小于維持電流時(shí)關(guān)斷，這兩種類(lèi)型的關(guān)斷條件相同。雖然過(guò)零型LSR有可能造成最大半個(gè)周期的延時(shí)，但卻減少了對負載的沖擊和產(chǎn)生的射頻干擾，在負載上可以得到一個(gè)完整的正弦波形，成為理想的開(kāi)關(guān)器件，在“單刀單擲”的開(kāi)關(guān)場(chǎng)合中應用最為廣泛。隨機型LSR的特點(diǎn)是反應速度快，它可以用控制移相觸發(fā)脈沖來(lái)方便地改變負載的交流工作電壓，從而應用于精確地調溫、調光等阻性負載及部分感性負載場(chǎng)合。雙向可控硅輸出的普通型與單向可控硅反并聯(lián)輸出的增強型的區別在感性負載的場(chǎng)合，當LSR由通態(tài)關(guān)斷時(shí)，由于電流、電壓的相位不一致，將產(chǎn)生一個(gè)很大的電壓上升率dv/dt（換向dv/dt）加在雙向可控硅兩端，如此值超過(guò)雙向可控硅的換向dv/dt指標(典型值為10V/μs)則將導致延時(shí)關(guān)斷，甚至失敗。而單向可控硅為單極性工作狀態(tài)，只受靜態(tài)電壓上升率dv/dt(典型值為100V/μs)影響，由兩只單向可控硅反并聯(lián)構成的增強型LSR比由一只雙向可控硅構成的普通型LSR的換向dv/dt有了很大提高，因此在感性或容性負載場(chǎng)合宜選取增強型LSR。
固態(tài)繼電器
原理
SSR按使用場(chǎng)合可以分成交流型和直流型兩大類(lèi)，它們分別在交流或直流電源上做負載的開(kāi)關(guān)，不能混用。
工作時(shí)只要在A(yíng)、B上加上一定的控制信號，就可以控制C、D兩端之間的“通”和“斷”，實(shí)現“開(kāi)關(guān)”的功能，其中耦合電路的功能是為A、B端輸入的控制信號提供一個(gè)輸入/輸出端之間的通道，但又在電氣上斷開(kāi)SSR中輸入端和輸出端之間的(電)聯(lián)系，以防止輸出端對輸入端的影響，耦合電路用的元件是“光耦合器”，它動(dòng)作靈敏、響應速度高、輸入/輸出端間的絕緣(耐壓)等級高;由于輸入端的負載是發(fā)光二極管，這使SSR的輸入端很容易做到與輸入信號電平相匹配，在使用時(shí)可直接與計算機輸出接口相接，即受“1”與“0”的邏輯電平控制。觸發(fā)電路的功能是產(chǎn)生合乎要求的觸發(fā)信號，驅動(dòng)開(kāi)關(guān)電路④工作，但由于開(kāi)關(guān)電路在不加特殊控制電路時(shí)，將產(chǎn)生射頻干擾并以高次諧波或尖峰等污染電網(wǎng)，為此特設“過(guò)零控制電路”。所謂“過(guò)零”是指，當加入控制信號，交流電壓過(guò)零時(shí)，SSR即為通態(tài);而當斷開(kāi)控制信號后，SSR要等待交流電的正半周與負半周的交界點(diǎn)(零電位)時(shí)，SSR才為斷態(tài)。這種設計能防止高次諧波的干擾和對電網(wǎng)的污染。吸收電路是為防止從電源中傳來(lái)的尖峰、浪涌(電壓)對開(kāi)關(guān)器件雙向可控硅管的沖擊和干擾(甚至誤動(dòng)作)而設計的，一般是用“R-C”串聯(lián)吸收電路或非線(xiàn)性電阻(壓敏電阻器)
特點(diǎn)
固態(tài)繼電器是具有隔離功能的無(wú)觸點(diǎn)電子開(kāi)關(guān)，在開(kāi)關(guān)過(guò)程中無(wú)機械接觸部件，因此固態(tài)繼電器除具有與電磁繼電器一樣的功能外，還具有邏輯電路兼容，耐振耐機械沖擊，安裝位置無(wú)限制，具有良好的防潮防霉防腐蝕性能，在防爆和防止臭氧污染方面的性能也極佳，輸入功率小，靈敏度高，控制功率小，電磁兼容性好，噪聲低和工作頻率高等特點(diǎn)。
(1)SSR內部無(wú)機械部件，結構上采用了灌注全密封方式，因此，SSR具有耐振、耐腐蝕、長(cháng)壽命及高可靠等優(yōu)點(diǎn)，其開(kāi)關(guān)壽命高達1010萬(wàn)次;
(2)低噪聲:交流型SSR采用了過(guò)零觸發(fā)技術(shù)，因此在線(xiàn)路上有效地降低了電壓上升速率dv/dt和電流上升速率di/dt值，使SSR長(cháng)期工作時(shí)對市電的干擾極小;
(3)開(kāi)關(guān)時(shí)間短，約為10ms，可應用在頻率較高的場(chǎng)合;
(4)輸入電路與輸出電路之間采用光電隔離，絕緣電壓2500V以上;
(5)輸入功耗很低，與TTL，COMS電路兼容;
(6)輸出端有保護電路;
(7)負載能力強。
固態(tài)繼電器
優(yōu)點(diǎn)
（1）高壽命，高可靠：固態(tài)繼電器沒(méi)有機械零部件，由固體器件完成觸點(diǎn)功能，由于沒(méi)有運動(dòng)的零部件，因此能在高沖擊，振動(dòng)的環(huán)境下工作，由于組成固態(tài)繼電器的元器件的固有特性，決定了固態(tài)繼電器的壽命長(cháng)，可靠性高。
（2）靈敏度高，控制功率小，電磁兼容性好：固態(tài)繼電器的輸入電壓范圍較寬，驅動(dòng)功率低，可與大多數邏輯集成電路兼容不需加緩沖器或驅動(dòng)器。
（4）電磁干擾小：固態(tài)繼電器沒(méi)有輸入“線(xiàn)圈”，沒(méi)有觸點(diǎn)燃弧和回跳，因而減少了電磁干擾。大多數交流輸出固態(tài)繼電器是一個(gè)零電壓開(kāi)關(guān)，在零電壓處導通，零電流處關(guān)斷，減少了電流波形的突然中斷，從而減少了開(kāi)關(guān)瞬態(tài)效應。
缺點(diǎn)
（3）由于管壓降大，導通后的功耗和發(fā)熱量也大，大功率固態(tài)繼電器的體積遠遠大于同容量的電磁繼電器，成本也較高。
（4）電子元器件的溫度特性和電子線(xiàn)路的抗干擾能力較差，耐輻射能力也較差，如不采取有效措施，則工作可靠性低。
（5）固態(tài)繼電器對過(guò)載有較大的敏感性，必須用快速熔斷器或RC阻尼電路對其進(jìn)行過(guò)載保護。固態(tài)繼電器的負載與環(huán)境溫度明顯有關(guān)，溫度升高，負載能力將迅速下降。
（6）主要不足是存在通態(tài)壓降（需相應散熱措施），有斷態(tài)漏電流，交直流不能通用，觸點(diǎn)組數少，另外過(guò)電流、過(guò)電壓及電壓上升率、電流上升率等指標差。
固態(tài)繼電器
結構
固態(tài)繼電器由三部分組成：輸入電路，隔離（耦合）和輸出電路。
輸出電路
SSR的功率開(kāi)關(guān)直接接入電源與負載端，實(shí)現對負載電源的通斷切換。主要使用有大功率晶體三極管（開(kāi)關(guān)管-Transistor），單向可控硅（Thyristor或SCR），雙向可控硅（Triac），功率場(chǎng)效應管（MOSFET），絕緣柵型雙極晶體管（IGBT）。固態(tài)繼電器的輸出電路也可分為直流輸出電路，交流輸出電路和交直流輸出電路等形式。按負載類(lèi)型，可分為直流固態(tài)繼電器和交流固態(tài)繼電器。直流輸出時(shí)可使用雙極性器件或功率場(chǎng)效應管，交流輸出時(shí)通常使用兩個(gè)可控硅或一個(gè)雙向可控硅。而交流固態(tài)繼電器又可分為單相交流固態(tài)繼電器和三相交流固態(tài)繼電器。交流固態(tài)繼電器，按導通與關(guān)斷的時(shí)機，可分為隨機型交流固態(tài)繼電器和過(guò)零型交流固態(tài)繼電器。
配用適當散熱器
除了額定電流1—5A直接安裝在印刷線(xiàn)路板上的固態(tài)繼電器以外，其余都應配置適當的散熱器，而且SSR底板與散熱器之間要涂上導熱硅脂，兩者緊密接觸，用螺絲擰緊。
下面推薦一些規格SSR所用的散熱器，給用戶(hù)做參考。隨著(zhù)使用條件的不同，用戶(hù)再做適當的調整。
如何保護SSR
A、過(guò)流保護。SSR是半導體功率器件，對溫度變化極為敏感，過(guò)流會(huì )使SSR損壞，通常使用快速熔斷器。但要了解它的保護特性，知道其熔斷電流與時(shí)間的關(guān)系，正確選擇與SSR標稱(chēng)電流相適應的快熔。
B、加RC吸收回路。加RC回路不但有防止過(guò)電壓的作用，而且對改善dv/dt有好處。建議R為20—100Ω，功率為2—5W，C為0.1—0.47uf，耐壓為250—630v.SSR標稱(chēng)電流小R取上限100Ω，C取下限0.1uf，反之，R取小值，C取大值。
C、過(guò)熱保護
選購
如何選擇SSR的型號規格
根據不同的負載類(lèi)型來(lái)選用SSR的額定電流。阻性負載、感性負載和容性負載在剛起動(dòng)時(shí)瞬時(shí)電流較大。即使是純阻性，由于具有正溫度系數，冷態(tài)時(shí)電阻值較小，因而有較大的起動(dòng)電流。電爐剛接通時(shí)電流為穩定時(shí)的1.3—1.4倍。白熾燈接通時(shí)電流為穩態(tài)10倍。有些金屬鹵化物燈不但開(kāi)啟時(shí)間長(cháng)達10分鐘，而且有高達100倍穩態(tài)時(shí)的脈沖電流。
異步電動(dòng)機起動(dòng)電流為額定值的5—7倍，直流電機起動(dòng)電流還要大。不但如此，感性負載還具有較高的反電勢。這是一個(gè)不定值，隨L和di/dt的不同而不同。通常為電源電壓的1—2倍，這樣和電源電壓疊加。有高達三倍的電源電壓。
容性負載具有更大的危險性，因為起動(dòng)時(shí)，由于電容器兩端的電壓不能突變，電容器（負載）相當于短路。這種負載在選型時(shí)更要特別注意。
需要特別指出的是用戶(hù)不要將SSR的浪涌電流值作為選擇負載起動(dòng)電流的依據。SSR的浪涌電流值是以晶閘管浪涌電流為標準的。它的前提條件是半個(gè)（或一個(gè)）電源周波。即10或20ms。而前述啟動(dòng)過(guò)程，少則幾百毫秒、幾分鐘，多則高達10分鐘。這點(diǎn)務(wù)必敬請高度注意。
應用實(shí)例
調壓應用
SSR，TSR調壓型模塊，可采用外配模擬量信號來(lái)觸發(fā)模塊就可實(shí)現線(xiàn)性可調輸出電壓。例如，PLC或控溫儀輸出模擬量信號：1-5V，4-20mA的觸發(fā)系統。國產(chǎn)單相三相可控硅觸發(fā)板，配合可控硅，也可以外配模擬量信號來(lái)調節觸發(fā)板，觸發(fā)板再觸發(fā)模塊就可實(shí)現線(xiàn)性可調輸出電壓，控制可控硅導通角，以達到調壓之目的。
三相可控硅觸發(fā)板
交流調功
“交流調功”是一種Z型SSR普遍采用的方法，也能實(shí)現PID調節。即在固定周期內，控制交流正弦電流半波個(gè)數，達到調功目的。模擬電路常采用電壓比較器，將一個(gè)固定周期的鋸齒電壓和來(lái)自前級誤差電壓作比較，輸出方波實(shí)現調節。在計算機上采用計時(shí)算法，產(chǎn)生占空比可調的方波脈沖擊來(lái)實(shí)現。例如日本的SHIMADEW和OMRON公司的SR22、FD20、E5系列智能化控溫產(chǎn)品，配合Z型SSR，實(shí)現自適應“自動(dòng)翻轉”控制，即通過(guò)計算機產(chǎn)生擾動(dòng)，算出最佳PID控制參數。
控溫儀
三相電流
HS系列SSR產(chǎn)品，可直接用于三相電機的控制。最簡(jiǎn)單的方法，是采用2只SSR作電機通斷控制，4只SSR作電機換相控制，第三相不控制。
保養方法
1.在選用小電流規格印刷電路板使用的固態(tài)繼電器時(shí)，因引線(xiàn)端子為高導熱材料制成，焊接時(shí)應在溫度小于250℃、時(shí)間小于10S的條件下進(jìn)行，如考慮周?chē)鷾囟鹊脑颍匾獣r(shí)可考慮降額使用，一般將負載電流控制在額定值的1/2以?xún)仁褂谩?/span>
2.各種負載浪涌特性對固態(tài)繼電器SSR的選擇
被控負載在接通瞬間會(huì )產(chǎn)生很大的浪涌電流，由于熱量來(lái)不及散發(fā)，很可能使SSR內部可控硅損壞，所以用戶(hù)在選用繼電器時(shí)應對被控負載的浪涌特性進(jìn)行分析，然后再選擇繼電器。使繼電器在保證穩態(tài)工作前提下能夠承受這個(gè)浪涌電流，選擇時(shí)可參考表2各種負載時(shí)的降額系數(常溫下)。
如所選用的繼電器需在工作較頻繁、壽命以及可靠性要求較高的場(chǎng)合工作時(shí)，則應在表2的基礎上再乘以0.6以確保工作可靠。
一般在選用時(shí)遵循上述原則，在低電壓要求信號失真小可選用采用場(chǎng)效應管作輸出器件的直流固態(tài)繼器；如對交流阻性負載和多數感性負載，可選用過(guò)零型繼電器，這樣可延長(cháng)負載和繼電器壽命，也可減小自身的射頻干擾。如作為相位輸出控制時(shí)，應選用隨機型固態(tài)繼電器。
3.使用環(huán)境溫度的影響
固態(tài)繼電器的負載能力受環(huán)境溫度和自身溫升的影響較大，在安裝使用過(guò)程中，應保證其有良好的散熱條件，額定工作電流在10A以上的產(chǎn)品應配散熱器，100A以上的產(chǎn)品應配散熱器加風(fēng)扇強冷。在安裝時(shí)應注意繼電器底部與散熱器的良好接觸，并考慮涂適量導熱硅脂以達到最佳散熱效果。
如繼電器長(cháng)期工作在高溫狀態(tài)下(40℃~80℃)時(shí)，用戶(hù)可根據廠(chǎng)家提供的最大輸出電流與環(huán)境溫度曲線(xiàn)數據，考慮降額使用來(lái)保證正常工作。
4.過(guò)流、過(guò)壓保護措施
在繼電器使用時(shí)，因過(guò)流和負載短路會(huì )造成SSR固態(tài)繼電器內部輸出可控硅永久損壞，可考慮在控制回路中增加快速熔斷器和空氣開(kāi)關(guān)予以保護型(選擇繼電器應選擇產(chǎn)品輸出保護，內置壓敏電阻吸收回路和RC緩沖器，可吸收浪涌電壓和提高dv/dt耐量）；也可在繼電器輸出端并接RC吸收回路和壓敏電阻(MOV)來(lái)實(shí)現輸出保護。選用原則是220V選用500V-600V壓敏電阻，380V時(shí)可選用800V-900V壓敏電阻。
6在具體使用時(shí)，控制信號和負載電源要求穩定，波動(dòng)不應大于10%，否則應采取穩壓措施。
7.在安裝使用時(shí)應遠離電磁干擾，射頻干擾源，以防繼電器誤動(dòng)失控。
8.固態(tài)繼電器開(kāi)路且負載端有電壓時(shí)，輸出端會(huì )有一定的漏電流，在使用或設計時(shí)應注意。
9.固態(tài)繼電器失效更換時(shí)，應盡量選用原型號或技術(shù)參數完全相同的產(chǎn)品，以便與原應用線(xiàn)路匹配，保證系統的可靠工作。
技術(shù)參數
固態(tài)繼電器的關(guān)鍵技術(shù)參數有：
輸入電壓范圍
在環(huán)境溫度25'c下，固態(tài)繼電器能夠工作的輸入電壓范圍。
輸入電流
在輸入電壓范圍內某一特定電壓對應的輸入電流值。
接通電壓
在輸入端加該電壓或大于該電壓值時(shí)，輸出端確保導通。
關(guān)斷電壓
在輸入端加該電壓或小于該電壓值時(shí)，輸出端確保關(guān)斷。
反極性電壓
能夠加在繼電器輸入端上，而不應起永久性破壞的最大允許反向電壓。
額定輸出電流
環(huán)境25'C時(shí)的最大穩態(tài)工作電流。
額定輸出電壓
能夠承受的最大負載工作電壓。
輸出電壓降
當繼電器處于導通時(shí)，在額定輸出電流下測得的輸出端電壓。
輸出漏電流
當繼電器處于關(guān)斷狀態(tài)施加額定輸出電壓時(shí)，流經(jīng)負載的電流值。
接通時(shí)間
當繼電器接通時(shí)，加輸入電壓到接通電壓開(kāi)始至輸出達到其電壓最終變化的90%為止之間的時(shí)間間隔。
關(guān)斷時(shí)間
當繼電器關(guān)斷時(shí)，切除輸入電壓到關(guān)斷電壓開(kāi)始至輸出達到其電壓最終變化的10%為止之間的時(shí)間間隔。
過(guò)零電壓
對交流過(guò)零型固態(tài)繼電器，輸入端加入額定電壓，能使繼電器輸出端導通的最大起始電壓。
最大浪涌電壓
繼電器能承受的而不致造成永久性損壞的非重復浪涌（或過(guò)載）電流。
電器系統峰值
在繼電器工作狀態(tài)繼電器輸出端能夠承受的最大迭加的瞬時(shí)峰值擊穿電壓。
電壓指數上升率dv/dt
繼電器的輸出元件能夠承受的不使其導通的電壓上升率。
工作溫度
繼電器按規范安裝或不安裝散熱板時(shí)，其正常工作的環(huán)境溫度范圍。
技術(shù)術(shù)語(yǔ)
環(huán)境溫度范圍：
固態(tài)繼電器正常工作時(shí)周?chē)諝鉁囟葮O限，通常給出工作和貯存兩種條件下的溫度值，最大溫度還受散熱器和功率因素的限制。
介質(zhì)耐壓（單位：V)
固態(tài)繼電器輸入端與輸出端，輸入端、輸出端散熱底板之間能承受的最大電壓值。注意：不允許測量同一輸入（或輸出）電路引出端之間的介質(zhì)耐壓，測量之前應先將它們短路。
絕緣電阻（單位：MΩ）：
固態(tài)繼電器輸入端與輸出端，輸入端、輸出端散熱底板之間施加500VDC的電壓測量的電阻值。注意：不允許測量同一輸入（或輸出）電路引出端之間的絕緣電阻，測量之前應先將它們短路。
電氣系統峰值（單位：V）：
在規定的環(huán)境條件下，固態(tài)繼電器輸入端開(kāi)路，在輸出端的額定輸出電壓之上迭加特定波形和能量的電壓，試驗一分鐘。試驗后固態(tài)繼電器仍符合規定。
關(guān)斷時(shí)間（單位：ms):
從切除常開(kāi)型固態(tài)繼電器輸入端電壓達到保證關(guān)斷電壓開(kāi)始至輸出端電壓達到其電壓最終變化90%為止的時(shí)間間隔。
導通時(shí)間（單位：ms):
從施加于常開(kāi)型固態(tài)繼電器輸入端電壓達到保證接通電壓開(kāi)始到輸出端電壓達到其電壓最終變化的90%為止的時(shí)間間隔。
輸出端漏電流（單位：mA):
在輸入端沒(méi)有施加導通控制信號的情況下，流過(guò)輸出端之間最大（有效值）斷態(tài)漏電流。通常是指整個(gè)溫度范圍內在最大的輸出額定電壓下的值。該值主要是輸出端緩沖器產(chǎn)生。
在規定的環(huán)境溫度下，輸出端滿(mǎn)負載電流跨于輸出端兩端所呈現的最大（峰值）電壓降。
瞬態(tài)過(guò)壓（單位：PIV):
固態(tài)繼電器在維持其關(guān)斷狀態(tài)的同時(shí)，能夠承受而不致造成損壞或失誤的允許施加電壓的最大偏離。超過(guò)該瞬態(tài)電壓可以使固態(tài)繼電器導通，若滿(mǎn)足電流條件則是非破性的。瞬態(tài)持續時(shí)間一般不做規定，可以在幾秒的數量級，受內部偏值網(wǎng)絡(luò )功耗或電容器額定值的限制。
最小斷態(tài)dv/dt（靜態(tài)）（單位：V/us):
在沒(méi)有施加導通控制信號時(shí)，固體繼電器輸出端（交流）能夠承受不致導通的電壓上升率。通常表達為最大額定電壓下的最小電壓上升率。
最大重復性導通電壓峰值（單位；VRMS）：
在施加導通控制信號半周之后，在每一后續半周即要導通之前，跨于輸出端兩端所呈現的最大（峰值）斷態(tài)電壓。這一參數對具有或不具有“零導通”特點(diǎn)的固態(tài)繼電器同樣適用。
最大過(guò)零導通電壓（單位：VRMS）（也稱(chēng)過(guò)零電壓）：
在施加導通控制信號之后，在每一后續半周即要導通之前，跨于輸出端兩端所呈現的最大（峰值）斷態(tài)電壓。
功耗（在額定電流下）（單位：W）：
最大I2t（選擇熔絲用）（單位：A2s）：
固態(tài)繼電器承受最大非重復性脈沖電流的能力，用于熔絲的選擇。
最大過(guò)流(單位：A）：
在規定持續時(shí)間不允許流過(guò)的最大瞬時(shí)電流，通常以1秒的有效值來(lái)表述。
最大浪涌電流（非重復性）（單位：A）：
在規定持續時(shí)間不允許流過(guò)的最大瞬時(shí)電流，持續時(shí)間的典型值為交流電的一個(gè)周期（10ms）通常規定為峰值以及電流對時(shí)間的曲線(xiàn)。
最小負載電流（單位：mA）：
固態(tài)繼電器執行規定工作所必須的最小負載電流。它一般與最大負載電流一并作為“工作電流范圍”列出。
最大負載電流（單位：A）：
在規定的環(huán)境溫度下，固態(tài)繼電器的最大穩態(tài)負載電流能力，它還受散熱器和環(huán)境溫度條件的散熱限制。
輸出電壓范圍（單位：V）：
在規定的環(huán)境溫度下，施加于輸出端的電壓范圍，在該范圍固態(tài)繼電器繼續處于關(guān)斷或切換狀態(tài)，或換句話(huà)說(shuō)執行規定的狀態(tài)。線(xiàn)路的頻率值或包括在內，或單位指明（交流）。
最小輸入阻抗（單位：Ω）：
在給定電壓下的最小阻抗。作為輸入電流的替代或補充，它確定輸入功率要求。
反極性電壓（僅適用于直流輸入）（單位；V）：
在規定的環(huán)境溫度下，能夠加在固態(tài)繼電器輸入端上而不致造成固態(tài)繼電器永久損壞的最大允許反向電壓。該值一般確定為輸入電壓的上限值。
輸入電流（單位：mA）：
在規定的環(huán)境溫度下，施加規定的輸入電壓于固態(tài)繼電器輸入端，流入其輸入回路的電流值。
保證關(guān)斷電壓（單位：V）：
在規定的環(huán)境溫度下，施加于輸入端，當輸入在該值或該值之下時(shí)能保證輸出端處于關(guān)斷狀態(tài)的電壓。
保證接通電壓（單位：V）：
在規定的環(huán)境溫度下，施加于輸入端，當輸入在該值或該值之上時(shí)能保證輸出端處于導通狀態(tài)的電壓。
輸入電壓范圍（單位；V）：
在規定的環(huán)境溫度下，施加在輸入端，使輸出端維持“導通”狀態(tài)的電壓范圍。一般情況下直流輸入有：3-32VDC恒流輸入型和3-14VDC、10-40VDC阻性輸入型。交流輸入有：90-280VAC輸入型。輸入電壓的下限即為所謂的保證接通電壓，輸入電壓的上限即所謂的反極性電壓（僅適用于直流輸入）。
參考資料
[1]
固態(tài)繼電器的選用[引用日期2014-03-02]
[2]
固態(tài)繼電器工作原理 固態(tài)繼電器接線(xiàn)圖[引用日期2015-03-05]
[3]
固態(tài)繼電器的常規特性[引用日期2014-03-01]
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尚可名片
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