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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觸點開關(guān)，可以實現(xiàn)控制端與負(fù)載端的隔離。通過使用隔離器件，固態(tài)繼電器的輸入端可以用微小的控制信號直接驅(qū)動大電流負(fù)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觸點開關(guān)。用隔離器件實現(xiàn)了控制端與負(fù)載端的隔離。固態(tài)繼電器的輸入端用微小的控制信號，達(dá)到直接驅(qū)動大電流負(fù)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(hù) ，過載保護(hù)和過熱保護(hù) |
| 解釋 | 由微電子電路 |
簡介
單相固態(tài)繼電器它為單刀單擲常開式結(jié)構(gòu)，用LED顯示工作狀態(tài)。它是用現(xiàn)代微電子技術(shù)與電力電子技術(shù)發(fā)展起來的一種新型無觸點開關(guān)器件。它可以實現(xiàn)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(fù)載，進(jìn)行無觸點接通或分?jǐn)?。它為四?/span>有源器件，兩個輸入控制端，兩個負(fù)載輸出端，輸出端與負(fù)載、電源串聯(lián)，輸入輸出之間為光電隔離，內(nèi)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(zhuǎn)變成通態(tài)。
整個器件沒有任何可動部件或觸點，實現(xiàn)了相當(dāng)于電磁繼電器的功能。固態(tài)繼電器工作可靠，無觸點、無火花、壽命長、無噪聲，無電磁干擾，開關(guān)速度快，抗干擾能力強，且體積小，耐振動、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(dá)到直接驅(qū)動大電流負(fù)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(fù)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，通常使用兩個可控硅或一個雙向可控硅，直流輸出時可使用雙極性器件或功率場效應(yīng)管。分類按工作性質(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關(guān)方式分有電壓過零導(dǎo)通型（簡稱過零型）和隨機導(dǎo)通型（簡稱隨機型）；按輸出開關(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(diào)相型(P)兩種。在輸入端施加合適的控制信號VIN時，P型SSR立即導(dǎo)通。當(dāng)VIN撤銷后，負(fù)載電流低于雙向可控硅維持電流時(交流換向)SSR關(guān)斷。Z型SSR內(nèi)部包括過零檢測電路，在施加輸入信號VIN時，只有當(dāng)負(fù)載電源電壓達(dá)到過零區(qū)時SSR才能導(dǎo)通，并有可能造成電源半個周期的最大延時。Z型SSR關(guān)斷條件同P型，但由于負(fù)載工作電流近似正弦波，高次諧波干擾小，所以應(yīng)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(dāng)加有感性負(fù)載時，在輸入信號截止t1之前，雙向可控硅導(dǎo)通，電流滯后電源電壓90O(純感時)。t1時刻輸入控制信號撤銷，雙向可控硅在小于維持電流時關(guān)斷(t2)可控硅將承受電壓上升率dv/dt很高的反向電壓。這個電壓將通過雙向可控硅內(nèi)部的結(jié)電容，正反饋到柵極。如果超過雙向可控硅換向dv/dt指標(biāo)(典型值10V/s將引起換向恢復(fù)時間長甚至失敗。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(biāo)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(dǎo)熱條件，提高了SSR輸出功率。增強型SSR在大功率應(yīng)用場合，無論是感性負(fù)載還是阻性負(fù)載耐電壓、耐電流沖擊及產(chǎn)品的可靠性，均超過普通固態(tài)繼電器，并達(dá)到了進(jìn)口產(chǎn)品的基本指標(biāo)，是替代普通固態(tài)繼電器的更新產(chǎn)品。
固態(tài)繼電器
應(yīng)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(fù)印機和全自動洗衣機控制、信號燈交通燈和閃爍器控制、照明和舞臺燈光控制、數(shù)控機械遙控系統(tǒng)、自動消防和保安系統(tǒng)、大功率可控硅觸發(fā)和工業(yè)自動化裝置等。在應(yīng)用中需要考慮下述問題。
固態(tài)繼電器
1、器件的發(fā)熱SSR在導(dǎo)通時，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，需依據(jù)實際工作環(huán)境條件，嚴(yán)格參照額定工作電流時允許的外殼溫升(75℃)，合理選用散熱器尺寸或降低電流使用，否則將因過熱引起失控，甚至造成產(chǎn)品損壞。在線路板上使用，連續(xù)負(fù)載電流23A時，可選用S€?3S€?4產(chǎn)品，5A時可選用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(xù)負(fù)載電流大于30A時，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，既能適合于線路板焊接安裝，也能適用于線路板上插接安裝。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，應(yīng)注意散熱器接觸面應(yīng)平整，并需涂復(fù)導(dǎo)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，需配冷壓焊片，以減少引出線接點電阻。
3、輸入端驅(qū)動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，可相應(yīng)選用限流電阻。SSR輸入屬于電流型器件，當(dāng)輸入端光耦可控硅完全導(dǎo)通后(微秒數(shù)量級)，觸發(fā)功率可控硅導(dǎo)通。當(dāng)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(dǎo)通邊緣，并造成主負(fù)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(diào)電壓源，測試負(fù)載用100W燈泡，輸入觸發(fā)信號應(yīng)為階躍邏輯電平，強觸發(fā)方式。國外廠商提供的器件標(biāo)準(zhǔn)電流為10mA，考慮到全溫度工作范圍(-40+70℃)，發(fā)光效率穩(wěn)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(qū)動。串聯(lián)使用時，一個SSR按4V電壓考慮，12V電壓可驅(qū)動3個SSR。
4、干擾問題SSR產(chǎn)品也是一種干擾源，導(dǎo)通時會通過負(fù)載產(chǎn)生輻射或電源線的射頻干擾，干擾程度隨負(fù)載大小而不同。白熾燈電阻類負(fù)載產(chǎn)生的干擾較小，零壓型在交流電源的過零區(qū)(即零電壓)附近導(dǎo)通，因此干擾也較小。減少的方法是在負(fù)載串聯(lián)電感線圈。另外，信號線與功率線之間，也應(yīng)避免交叉干擾。
固態(tài)繼電器
5、過流/過壓保護(hù)快速熔斷器和空氣開關(guān)通用的過電流保護(hù)方法?？焖偃蹟嗥骺砂搭~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(fù)載短路，是造成SSR產(chǎn)品損壞的主要原因。感性及容性負(fù)載，除內(nèi)部RC電路保護(hù)外，建議采用壓敏電阻并聯(lián)在輸出端，作為組合保護(hù)。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(hù)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(yīng)選用MYH20、24通流容量大的壓敏電阻。
6、關(guān)于負(fù)載的考慮SSR對一般的負(fù)載應(yīng)是沒有問題的，但也必須考慮一些特殊的負(fù)載條件，以避免過大的沖擊電流和過電壓，對器件性能造成不必要的損壞。白熾燈、電爐等類的“冷阻”特性，造成開通瞬間的浪涌電流，超過額定工作電流值數(shù)倍。一般普通型SSR，可按電流值的2/3選用。增強型SSR，可按廠商提供的參數(shù)選用。在惡劣條件下的工業(yè)控制現(xiàn)場，建議留有足夠的電壓、電流余量。某些類型的燈在燒斷瞬間會出現(xiàn)低阻抗。氣化和放電通道以及容性負(fù)載，如切換電容器組或電容器電源，會造成類似短路狀態(tài)?？稍诰€路中進(jìn)一步串聯(lián)電阻或電感，作為限流措施。電機的開啟和關(guān)閉，也會產(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引起的抖動，以及電容換向式電機換向時，電容電壓和電源電壓的疊加會在SSR兩端產(chǎn)生二倍電源的浪涌電壓。控制變壓器初級時，也應(yīng)考慮次級線路上的瞬態(tài)電壓對初級的影響。此外，變壓器也有可能因為兩個方向電流不對稱，造成飽和引起的浪涌電流異?，F(xiàn)象。就是通過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(hù)措施。固態(tài)繼電器已廣泛應(yīng)用于計算機外圍接口裝置，電爐加熱恒溫系統(tǒng)，數(shù)控機械，遙控系統(tǒng)、工業(yè)自動化裝置；信號燈、閃爍器、照明舞臺燈光控制系統(tǒng)；儀器儀表、醫(yī)療器械、復(fù)印機、自動洗衣機；自動消防，保安系統(tǒng)，以及作為電網(wǎng)功率因素補償?shù)碾娏﹄娙莸那袚Q開關(guān)等等，另外在化工、煤礦等需防爆、防潮、防腐蝕場合中都有大量使用。
特性
1、負(fù)載類型，輸出電流和浪涌電流使用中流過繼電器輸出端的穩(wěn)態(tài)電流不得超過產(chǎn)品詳細(xì)規(guī)范規(guī)定的相應(yīng)溫度下的額定輸出電流，可能出現(xiàn)在浪涌電流不得超過繼電器的過負(fù)載能力，用戶在選用固體繼電器時，必須考慮繼電器在保證穩(wěn)態(tài)工作的前提下，能夠承受這個浪涌電流。給出考慮負(fù)載浪涌電流和繼電器過負(fù)載能力后，常溫下各種負(fù)載的穩(wěn)態(tài)電流對固態(tài)繼電器額定輸出電流的降額系數(shù)的推薦值。負(fù)載類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(shù)10.80.50.50.50.12～0.240.18～0.33舉例：設(shè)固態(tài)繼電器負(fù)載為電磁鐵，電磁鐵工作電流為1.4A，根據(jù)降額系數(shù)，計算出額定電流值為1.4A/0.5=2.8A，留一點余量，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(fù)載，交流固態(tài)繼電器只適用于控制交流電源和負(fù)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(fù)載電源的電壓不能超過繼電器的額定輸出電壓，也不能低于規(guī)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(fù)載，單相電機和三相電機負(fù)載，或這些負(fù)載電器上電時，繼電器輸出端可能出現(xiàn)兩倍于電源電壓峰值的電壓。對感性和容性負(fù)載，當(dāng)交流固體繼電器在零電流關(guān)斷時，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(yīng)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(yīng)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零兩種方式，非過零請助用戶注明，選用固態(tài)繼電器要留有余量預(yù)防負(fù)載短路，應(yīng)選用適量快速熔斷器，在控制感性負(fù)載時，一定要考慮負(fù)載的啟動特性，在控制感性負(fù)載時，一定要考慮負(fù)載的啟動特性，電流大于40A時，需加風(fēng)扇強冷或水冷，風(fēng)速大于6米/秒。
說明：
1、負(fù)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(fù)載時，請必須在輸出端并接一壓敏電阻，取值為負(fù)載電壓的1.6-1.9倍。
技術(shù)參數(shù)
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(nèi)某一特定電壓對應(yīng)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，輸出端確保導(dǎo)通。
4．關(guān)斷電壓：在輸入端加該電壓或小于該電壓值時，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(yīng)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時的最大穩(wěn)態(tài)工作電流。
7．額定輸出電壓：能夠承受的最大負(fù)載工作電壓。
8．輸出電壓降：當(dāng)繼電器處于導(dǎo)通時，在額定輸出電流下測得的輸出端電壓。
9．輸出漏電流：當(dāng)繼電器處于關(guān)斷狀態(tài)施加額定輸出電壓時，流經(jīng)負(fù)載的電流值。
10．接通時間：當(dāng)繼電器接通時，加輸入電壓到接通電壓開始至輸出達(dá)到其電壓最終變化的90%為止之間的時間間隔。
11．關(guān)斷時間：當(dāng)繼電器關(guān)斷時，切除輸入電壓到關(guān)斷電壓開始至輸出達(dá)到其電壓最終變化的10%為止之間的時間間隔。
12．過零電壓：對交流過零型固態(tài)繼電器，輸入端加入額定電壓，能使繼電器輸出端導(dǎo)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(fù)浪涌(或過載)電流。
14．電器系統(tǒng)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峰值擊穿電壓。
15．電壓指數(shù)上升率dv/dt：繼電器的輸出元件能夠承受的不使其導(dǎo)通的電壓上升率。
16．工作溫度：繼電器安規(guī)范安裝或不安裝散熱板時，其正常工作的環(huán)境溫度范圍。特點交流固態(tài)繼電器與通常的電磁繼電器不同：無觸點、輸入電路與輸出電路之間光(電)隔離、由分立元件．半導(dǎo)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、防潮抗震動性能。主要不足是存在通態(tài)壓降（需相應(yīng)散熱措施），有斷態(tài)漏電流，觸點組數(shù)少，另外過電流、過電壓及電壓上升率、電流上升率等指標(biāo)差。區(qū)別由于觸發(fā)信號方式不同，過零型和隨機型之間的區(qū)別主要在于負(fù)載交流電流導(dǎo)通的條件不同。當(dāng)輸入端施加有效的控制信號時，隨機型LSR負(fù)載輸出端立即導(dǎo)通（速度為微秒級），而過零型LSR則要等到負(fù)載電壓過零區(qū)域(約±15V)時才開啟導(dǎo)通。當(dāng)輸入端撤消控制信號后，過零型和隨機型LSR均在小于維持電流時關(guān)斷，這兩種類型的關(guān)斷條件相同。雖然過零型LSR有可能造成最大半個周期的延時，但卻減少了對負(fù)載的沖擊和產(chǎn)生的射頻干擾，在負(fù)載上可以得到一個完整的正弦波形，成為理想的開關(guān)器件，在“單刀單擲”的開關(guān)場合中應(yīng)用最為廣泛。隨機型LSR的特點是反應(yīng)速度快，它可以用控制移相觸發(fā)脈沖來方便地改變負(fù)載的交流工作電壓，從而應(yīng)用于精確地調(diào)溫、調(diào)光等阻性負(fù)載及部分感性負(fù)載場合。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(qū)別在感性負(fù)載的場合，當(dāng)LSR由通態(tài)關(guān)斷時，由于電流、電壓的相位不一致，將產(chǎn)生一個很大的電壓上升率dv/dt（換向dv/dt）加在雙向可控硅兩端，如此值超過雙向可控硅的換向dv/dt指標(biāo)(典型值為10V/μs)則將導(dǎo)致延時關(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(gòu)成的增強型LSR比由一只雙向可控硅構(gòu)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(fù)載場合宜選取增強型LSR。
固態(tài)繼電器
原理
SSR按使用場合可以分成交流型和直流型兩大類，它們分別在交流或直流電源上做負(fù)載的開關(guān)，不能混用。
工作時只要在A、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”，實現(xiàn)“開關(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輸入/輸出端之間的通道，但又在電氣上斷開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”，它動作靈敏、響應(yīng)速度高、輸入/輸出端間的絕緣(耐壓)等級高;由于輸入端的負(fù)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(qū)動開關(guān)電路④工作，但由于開關(guān)電路在不加特殊控制電路時，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(shè)“過零控制電路”。所謂“過零”是指，當(dāng)加入控制信號，交流電壓過零時，SSR即為通態(tài);而當(dāng)斷開控制信號后，SSR要等待交流電的正半周與負(fù)半周的交界點(零電位)時，SSR才為斷態(tài)。這種設(shè)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的尖峰、浪涌(電壓)對開關(guān)器件雙向可控硅管的沖擊和干擾(甚至誤動作)而設(shè)計的，一般是用“R-C”串聯(lián)吸收電路或非線性電阻(壓敏電阻器)
特點
固態(tài)繼電器是具有隔離功能的無觸點電子開關(guān)，在開關(guān)過程中無機械接觸部件，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。
(1)SSR內(nèi)部無機械部件，結(jié)構(gòu)上采用了灌注全密封方式，因此，SSR具有耐振、耐腐蝕、長壽命及高可靠等優(yōu)點，其開關(guān)壽命高達(dá)1010萬次;
(3)開關(guān)時間短，約為10ms，可應(yīng)用在頻率較高的場合;
(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(hù)電路;
(7)負(fù)載能力強。
固態(tài)繼電器
優(yōu)點
（1）高壽命，高可靠：固態(tài)繼電器沒有機械零部件，由固體器件完成觸點功能，由于沒有運動的零部件，因此能在高沖擊，振動的環(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，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(qū)動功率低，可與大多數(shù)邏輯集成電路兼容不需加緩沖器或驅(qū)動器。
（4）電磁干擾小：固態(tài)繼電器沒有輸入“線圈”，沒有觸點燃弧和回跳，因而減少了電磁干擾。大多數(shù)交流輸出固態(tài)繼電器是一個零電壓開關(guān)，在零電壓處導(dǎo)通，零電流處關(guān)斷，減少了電流波形的突然中斷，從而減少了開關(guān)瞬態(tài)效應(yīng)。
缺點
（3）由于管壓降大，導(dǎo)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(yuǎn)遠(yuǎn)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)行過載保護(hù)。固態(tài)繼電器的負(fù)載與環(huán)境溫度明顯有關(guān)，溫度升高，負(fù)載能力將迅速下降。
（6）主要不足是存在通態(tài)壓降（需相應(yīng)散熱措施），有斷態(tài)漏電流，交直流不能通用，觸點組數(shù)少，另外過電流、過電壓及電壓上升率、電流上升率等指標(biāo)差。
固態(tài)繼電器
結(jié)構(gòu)
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的功率開關(guān)直接接入電源與負(fù)載端，實現(xiàn)對負(fù)載電源的通斷切換。主要使用有大功率晶體三極管（開關(guān)管-Transistor），單向可控硅（Thyristor或SCR），雙向可控硅（Triac），功率場效應(yīng)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(fù)載類型，可分為直流固態(tài)繼電器和交流固態(tài)繼電器。直流輸出時可使用雙極性器件或功率場效應(yīng)管，交流輸出時通常使用兩個可控硅或一個雙向可控硅。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(dǎo)通與關(guān)斷的時機，可分為隨機型交流固態(tài)繼電器和過零型交流固態(tài)繼電器。
配用適當(dāng)散熱器
除了額定電流1—5A直接安裝在印刷線路板上的固態(tài)繼電器以外，其余都應(yīng)配置適當(dāng)?shù)纳崞?，而且SSR底板與散熱器之間要涂上導(dǎo)熱硅脂，兩者緊密接觸，用螺絲擰緊。
下面推薦一些規(guī)格SSR所用的散熱器，給用戶做參考。隨著使用條件的不同，用戶再做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。
如何保護(hù)SSR
A、過流保護(hù)。SSR是半導(dǎo)體功率器件，對溫度變化極為敏感，過流會使SSR損壞，通常使用快速熔斷器。但要了解它的保護(hù)特性，知道其熔斷電流與時間的關(guān)系，正確選擇與SSR標(biāo)稱電流相適應(yīng)的快熔。
B、加RC吸收回路。加RC回路不但有防止過電壓的作用，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(biāo)稱電流小R取上限100Ω，C取下限0.1uf，反之，R取小值，C取大值。
C、過熱保護(hù)
選購
如何選擇SSR的型號規(guī)格
根據(jù)不同的負(fù)載類型來選用SSR的額定電流。阻性負(fù)載、感性負(fù)載和容性負(fù)載在剛起動時瞬時電流較大。即使是純阻性，由于具有正溫度系數(shù)，冷態(tài)時電阻值較小，因而有較大的起動電流。電爐剛接通時電流為穩(wěn)定時的1.3—1.4倍。白熾燈接通時電流為穩(wěn)態(tài)10倍。有些金屬鹵化物燈不但開啟時間長達(dá)10分鐘，而且有高達(dá)100倍穩(wěn)態(tài)時的脈沖電流。
異步電動機起動電流為額定值的5—7倍，直流電機起動電流還要大。不但如此，感性負(fù)載還具有較高的反電勢。這是一個不定值，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(dá)三倍的電源電壓。
容性負(fù)載具有更大的危險性，因為起動時，由于電容器兩端的電壓不能突變，電容器（負(fù)載）相當(dāng)于短路。這種負(fù)載在選型時更要特別注意。
需要特別指出的是用戶不要將SSR的浪涌電流值作為選擇負(fù)載起動電流的依據(jù)。SSR的浪涌電流值是以晶閘管浪涌電流為標(biāo)準(zhǔn)的。它的前提條件是半個（或一個）電源周波。即10或20ms。而前述啟動過程，少則幾百毫秒、幾分鐘，多則高達(dá)10分鐘。這點務(wù)必敬請高度注意。
應(yīng)用實例
調(diào)壓應(yīng)用
SSR，TSR調(diào)壓型模塊，可采用外配模擬量信號來觸發(fā)模塊就可實現(xiàn)線性可調(diào)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(tǒng)。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調(diào)節(jié)觸發(fā)板，觸發(fā)板再觸發(fā)模塊就可實現(xiàn)線性可調(diào)輸出電壓，控制可控硅導(dǎo)通角，以達(dá)到調(diào)壓之目的。
三相可控硅觸發(fā)板
交流調(diào)功
“交流調(diào)功”是一種Z型SSR普遍采用的方法，也能實現(xiàn)PID調(diào)節(jié)。即在固定周期內(nèi)，控制交流正弦電流半波個數(shù)，達(dá)到調(diào)功目的。模擬電路常采用電壓比較器，將一個固定周期的鋸齒電壓和來自前級誤差電壓作比較，輸出方波實現(xiàn)調(diào)節(jié)。在計算機上采用計時算法，產(chǎn)生占空比可調(diào)的方波脈沖擊來實現(xiàn)。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，實現(xiàn)自適應(yīng)“自動翻轉(zhuǎn)”控制，即通過計算機產(chǎn)生擾動，算出最佳PID控制參數(shù)。
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(yǎng)方法
1.在選用小電流規(guī)格印刷電路板使用的固態(tài)繼電器時，因引線端子為高導(dǎo)熱材料制成，焊接時應(yīng)在溫度小于250℃、時間小于10S的條件下進(jìn)行，如考慮周圍溫度的原因，必要時可考慮降額使用，一般將負(fù)載電流控制在額定值的1/2以內(nèi)使用。
2.各種負(fù)載浪涌特性對固態(tài)繼電器SSR的選擇
被控負(fù)載在接通瞬間會產(chǎn)生很大的浪涌電流，由于熱量來不及散發(fā)，很可能使SSR內(nèi)部可控硅損壞，所以用戶在選用繼電器時應(yīng)對被控負(fù)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(wěn)態(tài)工作前提下能夠承受這個浪涌電流，選擇時可參考表2各種負(fù)載時的降額系數(shù)(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合工作時，則應(yīng)在表2的基礎(chǔ)上再乘以0.6以確保工作可靠。
一般在選用時遵循上述原則，在低電壓要求信號失真小可選用采用場效應(yīng)管作輸出器件的直流固態(tài)繼器；如對交流阻性負(fù)載和多數(shù)感性負(fù)載，可選用過零型繼電器，這樣可延長負(fù)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，應(yīng)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(fù)載能力受環(huán)境溫度和自身溫升的影響較大，在安裝使用過程中，應(yīng)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(yīng)配散熱器，100A以上的產(chǎn)品應(yīng)配散熱器加風(fēng)扇強冷。在安裝時應(yīng)注意繼電器底部與散熱器的良好接觸，并考慮涂適量導(dǎo)熱硅脂以達(dá)到最佳散熱效果。
如繼電器長期工作在高溫狀態(tài)下(40℃~80℃)時，用戶可根據(jù)廠家提供的最大輸出電流與環(huán)境溫度曲線數(shù)據(jù)，考慮降額使用來保證正常工作。
4.過流、過壓保護(hù)措施
在繼電器使用時，因過流和負(fù)載短路會造成SSR固態(tài)繼電器內(nèi)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關(guān)予以保護(hù)型(選擇繼電器應(yīng)選擇產(chǎn)品輸出保護(hù)，內(nèi)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)來實現(xiàn)輸出保護(hù)。選用原則是220V選用500V-600V壓敏電阻，380V時可選用800V-900V壓敏電阻。
6在具體使用時，控制信號和負(fù)載電源要求穩(wěn)定，波動不應(yīng)大于10%，否則應(yīng)采取穩(wěn)壓措施。
7.在安裝使用時應(yīng)遠(yuǎn)離電磁干擾，射頻干擾源，以防繼電器誤動失控。
8.固態(tài)繼電器開路且負(fù)載端有電壓時，輸出端會有一定的漏電流，在使用或設(shè)計時應(yīng)注意。
9.固態(tài)繼電器失效更換時，應(yīng)盡量選用原型號或技術(shù)參數(shù)完全相同的產(chǎn)品，以便與原應(yīng)用線路匹配，保證系統(tǒng)的可靠工作。
技術(shù)參數(shù)
固態(tài)繼電器的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)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(nèi)某一特定電壓對應(yīng)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，輸出端確保導(dǎo)通。
關(guān)斷電壓
在輸入端加該電壓或小于該電壓值時，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(yīng)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時的最大穩(wěn)態(tài)工作電流。
額定輸出電壓
能夠承受的最大負(fù)載工作電壓。
輸出電壓降
當(dāng)繼電器處于導(dǎo)通時，在額定輸出電流下測得的輸出端電壓。
輸出漏電流
當(dāng)繼電器處于關(guān)斷狀態(tài)施加額定輸出電壓時，流經(jīng)負(fù)載的電流值。
接通時間
當(dāng)繼電器接通時，加輸入電壓到接通電壓開始至輸出達(dá)到其電壓最終變化的90%為止之間的時間間隔。
關(guān)斷時間
當(dāng)繼電器關(guān)斷時，切除輸入電壓到關(guān)斷電壓開始至輸出達(dá)到其電壓最終變化的10%為止之間的時間間隔。
過零電壓
對交流過零型固態(tài)繼電器，輸入端加入額定電壓，能使繼電器輸出端導(dǎo)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(fù)浪涌（或過載）電流。
電器系統(tǒng)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峰值擊穿電壓。
電壓指數(shù)上升率dv/dt
繼電器的輸出元件能夠承受的不使其導(dǎo)通的電壓上升率。
工作溫度
繼電器按規(guī)范安裝或不安裝散熱板時，其正常工作的環(huán)境溫度范圍。
技術(shù)術(shù)語
環(huán)境溫度范圍：
固態(tài)繼電器正常工作時周圍空氣溫度極限，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(yīng)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(yīng)先將它們短路。
電氣系統(tǒng)峰值（單位：V）：
在規(guī)定的環(huán)境條件下，固態(tài)繼電器輸入端開路，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(guī)定。
關(guān)斷時間（單位：ms):
從切除常開型固態(tài)繼電器輸入端電壓達(dá)到保證關(guān)斷電壓開始至輸出端電壓達(dá)到其電壓最終變化90%為止的時間間隔。
導(dǎo)通時間（單位：ms):
從施加于常開型固態(tài)繼電器輸入端電壓達(dá)到保證接通電壓開始到輸出端電壓達(dá)到其電壓最終變化的90%為止的時間間隔。
輸出端漏電流（單位：mA):
在輸入端沒有施加導(dǎo)通控制信號的情況下，流過輸出端之間最大（有效值）斷態(tài)漏電流。通常是指整個溫度范圍內(nèi)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(guī)定的環(huán)境溫度下，輸出端滿負(fù)載電流跨于輸出端兩端所呈現(xiàn)的最大（峰值）電壓降。
瞬態(tài)過壓（單位：PIV):
固態(tài)繼電器在維持其關(guān)斷狀態(tài)的同時，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。超過該瞬態(tài)電壓可以使固態(tài)繼電器導(dǎo)通，若滿足電流條件則是非破性的。瞬態(tài)持續(xù)時間一般不做規(guī)定，可以在幾秒的數(shù)量級，受內(nèi)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):
在沒有施加導(dǎo)通控制信號時，固體繼電器輸出端（交流）能夠承受不致導(dǎo)通的電壓上升率。通常表達(dá)為最大額定電壓下的最小電壓上升率。
最大重復(fù)性導(dǎo)通電壓峰值（單位；VRMS）：
在施加導(dǎo)通控制信號半周之后，在每一后續(xù)半周即要導(dǎo)通之前，跨于輸出端兩端所呈現(xiàn)的最大（峰值）斷態(tài)電壓。這一參數(shù)對具有或不具有“零導(dǎo)通”特點的固態(tài)繼電器同樣適用。
最大過零導(dǎo)通電壓（單位：VRMS）（也稱過零電壓）：
在施加導(dǎo)通控制信號之后，在每一后續(xù)半周即要導(dǎo)通之前，跨于輸出端兩端所呈現(xiàn)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(fù)性脈沖電流的能力，用于熔絲的選擇。
最大過流(單位：A）：
在規(guī)定持續(xù)時間不允許流過的最大瞬時電流，通常以1秒的有效值來表述。
最大浪涌電流（非重復(fù)性）（單位：A）：
在規(guī)定持續(xù)時間不允許流過的最大瞬時電流，持續(xù)時間的典型值為交流電的一個周期（10ms）通常規(guī)定為峰值以及電流對時間的曲線。
最小負(fù)載電流（單位：mA）：
固態(tài)繼電器執(zhí)行規(guī)定工作所必須的最小負(fù)載電流。它一般與最大負(fù)載電流一并作為“工作電流范圍”列出。
最大負(fù)載電流（單位：A）：
在規(guī)定的環(huán)境溫度下，固態(tài)繼電器的最大穩(wěn)態(tài)負(fù)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(guī)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(xù)處于關(guān)斷或切換狀態(tài)，或換句話說執(zhí)行規(guī)定的狀態(tài)。線路的頻率值或包括在內(nèi)，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(guī)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(guī)定的環(huán)境溫度下，施加規(guī)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(guī)定的環(huán)境溫度下，施加于輸入端，當(dāng)輸入在該值或該值之下時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(guī)定的環(huán)境溫度下，施加于輸入端，當(dāng)輸入在該值或該值之上時能保證輸出端處于導(dǎo)通狀態(tài)的電壓。
輸入電壓范圍（單位；V）：
在規(guī)定的環(huán)境溫度下，施加在輸入端，使輸出端維持“導(dǎo)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)繼電器接線圖[引用日期2015-03-05]
[3]
固態(tài)繼電器的常規(guī)特性[引用日期2014-03-01]
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尚可名片
這家伙太懶了，什么都沒寫！
作者
