固態(tài)繼電器(solidstate relay，簡(jiǎn)稱SSR)是把光控晶閘管和發(fā)光二極管封裝在一起，兩者間保證電的隔離，只有光的聯(lián)系，和繼電器里的線圈與接點(diǎn)互相隔離一樣，通過(guò)發(fā)光管的亮和滅就能控制晶閘管電路的通斷，其功能與普通電磁繼電器一樣。固態(tài)繼電器除了在電路通斷過(guò)程中無(wú)機(jī)械運(yùn)動(dòng)、無(wú)接點(diǎn)、因而沒(méi)有磨損和火花之外，又把弱電控制信號(hào)和強(qiáng)電被控制電路隔離開(kāi)來(lái)，把繼電器的功能和優(yōu)點(diǎn)都體現(xiàn)了出來(lái)，同時(shí)由克服了繼電器的缺點(diǎn)。

固態(tài)繼電器的原理如圖1所示：

圖1

固態(tài)繼電器原理

控制電路的直流電壓經(jīng)過(guò)限流電阻R1后，得到大約10-20mA的電流，使發(fā)光管D發(fā)亮，引起小功率光控晶閘管(在此是雙向晶閘管)TRIAC1導(dǎo)通，用它觸發(fā)主電路里的大功率雙向晶閘管TRIAC2，使之導(dǎo)通，于是負(fù)載L得電。圖中其余電阻電容為過(guò)壓保護(hù)及限流之用。

由圖可知，固態(tài)繼電器有四個(gè)引出端，其中兩個(gè)標(biāo)有正負(fù)號(hào)的應(yīng)按照極性接直流觸發(fā)信號(hào)，其電流不可太大，一般在25mA以下，以免燒毀發(fā)光管。另外兩個(gè)標(biāo)有“AC”或“~”的端子和負(fù)載串聯(lián)后接在交流電路里。如果被控制的功率大，這兩個(gè)端子上的導(dǎo)線應(yīng)該較粗。

固態(tài)繼電器的種類相當(dāng)多，其中為控制直流電路而用的直流固態(tài)繼電器，常常是由光電隔離線路和大功率晶體管組合而成的。應(yīng)用最廣泛的還是交流固態(tài)繼電器。但是后者也并不都是用雙向晶閘管(TRIAC)構(gòu)成的，有的是用兩個(gè)普通晶閘管(SCR)，以反向并聯(lián)的方式控制交流主電路的。就其觸發(fā)方式來(lái)看，雖然多半用過(guò)零觸發(fā)的方式(也叫零壓型，或“Z”型)，但是也有移相觸發(fā)的(也叫調(diào)相型，或“P”型)品種，固態(tài)繼電器采用移相觸發(fā)時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的高次諧波電磁干擾。

固態(tài)繼電器應(yīng)用

①國(guó)外的SSR觸發(fā)信號(hào)(即通過(guò)發(fā)光管的電流)推薦值為直流10mA，國(guó)產(chǎn)的SSR觸發(fā)信號(hào)推薦值為直流12-25mA。

②多個(gè)SSR可以用同一個(gè)觸發(fā)信號(hào)，這在三相交流負(fù)載的控制上常常用到。例如，用兩個(gè)SSR分別串聯(lián)在兩個(gè)相里另外一相不控制，這種情況下兩個(gè)SSR必須同時(shí)通斷，用同一觸發(fā)信號(hào)就可以保證同時(shí)動(dòng)作。這時(shí)把兩個(gè)SSR 的觸發(fā)電路串起來(lái)驅(qū)動(dòng)，每一個(gè)SSR按4V壓降考慮，12V可驅(qū)動(dòng)三個(gè)。

③用SSR控制三相電動(dòng)機(jī)換向時(shí)，可用四個(gè)SSR分則接在正反轉(zhuǎn)電路里，另一相不控制， 但是要特別注意：必須在電機(jī)停穩(wěn)之后才允許換向， 以免正在導(dǎo)通的SSR尚未關(guān)斷就導(dǎo)通了另外的SSR。

④用SSR也要注意保護(hù)，用快速熔斷器時(shí)，建議按額定工作電流的1.2倍選用。

⑤固態(tài)繼電器的交流工作電壓有220V和380V等規(guī)格，交流工作電流有1A，3A，5A，10A等規(guī)格，外形尺寸及安裝方式也不盡相同，選用時(shí)要注意。

固態(tài)繼電器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)通常來(lái)自溫控器或者移相觸發(fā)器，如果要熟練使用固態(tài)繼電器，一般多用于溫控器或者移相觸發(fā)器。

固態(tài)繼電器的作用及優(yōu)缺點(diǎn)

SSR固態(tài)繼電器是一種新型無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)器件，在接通和斷開(kāi)的過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生觸點(diǎn)以及火花。固態(tài)繼電器的作用在于，它既能夠盡可能地使驅(qū)動(dòng)功能強(qiáng)化，又具備了強(qiáng)大的隔離功能，在開(kāi)關(guān)過(guò)程中無(wú)機(jī)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(jī)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)。

固態(tài)繼電器分類

SSR固態(tài)繼電器是由微電子電路、分立電子器件以及電力電子功率器件組成的無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)。對(duì)固態(tài)繼電器的分類可以從以下幾點(diǎn)著手：從使用的場(chǎng)合角度來(lái)說(shuō)，固態(tài)繼電器可以分為交流型和直流型；從開(kāi)關(guān)方式角度來(lái)說(shuō)，固態(tài)繼電器可以分為電壓過(guò)零導(dǎo)通型和隨機(jī)導(dǎo)通型；從輸出的開(kāi)關(guān)元件角度來(lái)說(shuō)，固態(tài)繼電器可以分為雙向可控硅輸出型和單向可控硅反并聯(lián)型；從安裝方式角度來(lái)說(shuō)，固態(tài)繼電器可分為印刷路板上用的針插式和固定在金屬底板上的裝置式；從輸入端角度來(lái)說(shuō)，固態(tài)繼電器可以分為恒流源型和串電阻限流型；從觸發(fā)形式角度來(lái)說(shuō)，固態(tài)繼電器可以分為零壓型和調(diào)相型。

固態(tài)繼電器特點(diǎn)

1、SSR內(nèi)部無(wú)機(jī)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(zhǎng)壽命及高可靠等優(yōu)點(diǎn),其開(kāi)關(guān)壽命高達(dá)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(zhǎng)期工作時(shí)對(duì)市電的干擾極小。

3、開(kāi)關(guān)時(shí)間短,約為10ms,可應(yīng)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(hù)電路。

7、負(fù)載能力強(qiáng)。

SSR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(jī)械零部件，由固體器件完成觸點(diǎn)功能，由于沒(méi)有運(yùn)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(zhǎng)，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(dòng)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(dòng)器。

3、快速轉(zhuǎn)換：固態(tài)繼電器因?yàn)椴捎霉腆w器件，所以切換速度可從幾毫秒至幾微秒。

4、電磁干擾小：固態(tài)繼電器沒(méi)有輸入“線圈”，沒(méi)有觸點(diǎn)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(gè)零電壓開(kāi)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(kāi)關(guān)瞬態(tài)效應(yīng)。

SSR固態(tài)繼電器缺點(diǎn)

1、導(dǎo)通后的管壓降大，可控硅或雙向控硅的正向降壓可達(dá)1~2V，大功率晶體管的飽和壓降也在1~2V之間，一般功率場(chǎng)效應(yīng)管的導(dǎo)通電阻也較機(jī)械觸點(diǎn)的接觸電阻大。

2、半導(dǎo)體器件關(guān)斷后仍可有數(shù)微安至數(shù)毫安的漏電流，因此不能實(shí)現(xiàn)理想的電隔離。

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(duì)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(duì)其進(jìn)行過(guò)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、SSR固態(tài)繼電器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(diǎn)組數(shù)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(biāo)差。

固態(tài)繼電器的應(yīng)用現(xiàn)狀分析

單相固態(tài)繼電器和三相固態(tài)繼電器具有直流輸入控制、交流過(guò)零導(dǎo)通和過(guò)零關(guān)斷輸出的特點(diǎn)。在對(duì)電流進(jìn)行控制的操作中，單相/三相固態(tài)繼電器可以從零電壓起發(fā)動(dòng)，并能夠在將di/dt比值降低后減小對(duì)電網(wǎng)輻射的影響，而且還可以確保發(fā)動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定性。此外，在零電壓關(guān)斷時(shí)，其仍然可以通過(guò)將負(fù)載的反電動(dòng)勢(shì)降低下對(duì)固態(tài)繼電器及其他的使用電器進(jìn)行保護(hù)。

固態(tài)繼電器作為一種由微電子電路、分立電子器件以及電力電子功率器件組成的新型無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)器件，具有可靠性高、壽命長(zhǎng)、受電磁干擾影響小、轉(zhuǎn)換速度快、輸入功率低等特點(diǎn)。與傳統(tǒng)的機(jī)電繼電器相比，固態(tài)繼電器具有十足的優(yōu)勢(shì)所在，以此確保了其在目前各行業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用價(jià)值。