固態(tài)繼電器SSR(solid state releys)是一種無(wú)觸點(diǎn)通斷電子開(kāi)關(guān)，它利用電子元件(如開(kāi)關(guān)三極管、雙向可控硅等半導(dǎo)體器件)的開(kāi)關(guān)特性，可達(dá)到無(wú)觸點(diǎn)無(wú)火花地接通和斷開(kāi)電路的目的，為四端有源器件，其中兩個(gè)端子為輸入控制端，另外兩端為輸出受控端。為實(shí)現(xiàn)輸入與輸出之間的電氣隔離，器件中采用了高耐壓的專業(yè)光電耦合器。當(dāng)施加輸入信號(hào)后，其主回路呈導(dǎo)通狀態(tài)，無(wú)信號(hào)時(shí)呈阻斷狀態(tài)。整個(gè)器件無(wú)可動(dòng)部件及觸點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)相當(dāng)于常用電磁繼電器一樣的功能。其封裝形式也與傳統(tǒng)電磁繼電器基本相同。它問(wèn)世于70年代，由于它的無(wú)觸點(diǎn)工作特性，使其在許多領(lǐng)域的電控及計(jì)算機(jī)控制方面得到日益廣范的應(yīng)用。
由于固態(tài)繼電器是由固體元件組成的無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)元件，所以它較之電磁繼電器具有工作可靠、壽命長(zhǎng)、對(duì)外界干擾小、能與邏輯電路兼容、抗干擾能力強(qiáng)、開(kāi)關(guān)速度快和使用方便等一系列優(yōu)點(diǎn)。因而具有很寬的應(yīng)用領(lǐng)域，有逐步取代傳統(tǒng)電磁繼電器之勢(shì)，并可進(jìn)一步擴(kuò)展到傳統(tǒng)電磁繼電器無(wú)法應(yīng)用的領(lǐng)域。如計(jì)算機(jī)和可編程控制器的輸入輸出接口、計(jì)算機(jī)外圍和終端設(shè)備、機(jī)械控制、過(guò)程控制、遙控及保護(hù)系統(tǒng)等。在一些要求耐振、耐潮、耐腐蝕、防爆等特殊工作環(huán)境中以及要求高可靠的工作場(chǎng)合，SSR都較之傳統(tǒng)的電磁繼電器有無(wú)可比擬的優(yōu)越性。
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(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(yīng)管。SSR按使用場(chǎng)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(kāi)關(guān)，不能混用。
固體繼電器的工作原理
盡管市場(chǎng)上的固體繼電器型號(hào)規(guī)格繁多，但它們的工作原理基本上是相似的。主要由輸入(控制)電路，驅(qū)動(dòng)電路和輸出(負(fù)載)電路三部分組成。
固體繼電器的輸入電路是為輸入控制信號(hào)提供一個(gè)回路，使之成為固體繼電器的觸發(fā)信號(hào)源。固體繼電器的輸入電路多為直流輸入，個(gè)別的為交流輸入。直流輸入電路又分為阻性輸入和恒流輸入。阻性輸入電路的輸入控制電流隨輸入電壓呈線性的正向變化。恒流輸入電路，在輸入電壓達(dá)到一定值時(shí)，電流不再隨電壓的升高而明顯增大，這種繼電器可適用于相當(dāng)寬的輸入電壓范圍。
固體繼電器的驅(qū)動(dòng)電路可以包括隔離耦合電路、功能電路和觸發(fā)電路三部分。隔離耦合電路，目前多采用光電耦合器和高頻變壓器兩種電路形式。常用的光電耦合器有光-三極管、光-雙向可控硅、光-二極管陣列(光-伏)等。高頻變壓器耦合，是在一定的輸入電壓下，形成約10MHz的自激振蕩，通過(guò)變壓器磁芯將高頻信號(hào)傳遞到變壓器次級(jí)。功能電路可包括檢波整流、過(guò)零、加速、保護(hù)、顯示等各種功能電路。觸發(fā)電路的作用是給輸出器件提供觸發(fā)信號(hào)。
固體繼電器的輸出電路是在觸發(fā)信號(hào)的控制下，實(shí)現(xiàn)固體繼電器的通斷切換。輸出電路主要由輸出器件(芯片)和起瞬態(tài)抑制作用的吸收回路組成，有時(shí)還包括反饋電路。目前，各種固體繼電器使用的輸出器件主要有晶體三極管(Transistor)、單向可控硅(Thyristor或SCR)、雙向可控硅(Triac)、MOS場(chǎng)效應(yīng)管(MOSFET)、絕緣柵型雙極晶體管(IGBT)等。
固體繼電器的主要優(yōu)點(diǎn)是：
(1)無(wú)運(yùn)動(dòng)零部件，無(wú)機(jī)械磨損，無(wú)動(dòng)作噪聲，無(wú)機(jī)械故障，可靠性高;
(2) 無(wú)燃弧觸點(diǎn)，無(wú)觸點(diǎn)間的火花、電弧，無(wú)觸點(diǎn)抖動(dòng)和磨損，對(duì)外干擾小;
(3) 開(kāi)關(guān)速度迅速，動(dòng)作時(shí)間可達(dá)10-3S以下;
(4) 靈敏度高，控制功率小，可達(dá)10-3以下，能很好地與TTL、CMOS電路兼容;
(5) 抗沖擊振動(dòng)性能優(yōu)良，容易實(shí)現(xiàn)“零”壓切換;
(6) 一般用絕緣材料灌封成全封閉整體，所以具有良好的防潮、防霉、防腐性能，防爆性能也極佳;
(7) 半導(dǎo)體器件作為開(kāi)關(guān)工作，壽命長(zhǎng);
(8) 易實(shí)現(xiàn)附加功能。
固體繼電器性能參數(shù)測(cè)試時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
(1)測(cè)試直流SSR接通和關(guān)斷電壓時(shí)，輸入電壓不能長(zhǎng)時(shí)間處于接通與關(guān)斷之間，否則輸出端功耗急劇上升，容易燒壞輸出開(kāi)關(guān)元件。
(2)測(cè)試中不要隨意加快動(dòng)作速率(一般輸入信號(hào)的一個(gè)周期長(zhǎng)應(yīng)為接通和關(guān)斷時(shí)間之和的10倍以上),否則因動(dòng)態(tài)開(kāi)關(guān)損耗大無(wú)法工作，甚至燒壞輸出開(kāi)關(guān)元件。
(3)測(cè)試時(shí)，首先要了解輸出電流與殼溫(環(huán)境溫度)之間的關(guān)系曲線(殼溫上升或不帶散熱器時(shí)額定輸出電流會(huì)下降)，避免過(guò)載引起永久性失效。
(4)SSR在關(guān)斷狀態(tài)下輸出兩端不能實(shí)現(xiàn)完全的隔離，存在一定的漏電流,在較高電壓下測(cè)試介質(zhì)耐壓和絕緣電阻在使用時(shí)，易發(fā)生觸電事故。輸出兩端絕不可測(cè)試絕緣電阻或耐壓。
固體繼電器使用中應(yīng)注意的問(wèn)題
(1)在實(shí)際使用時(shí)，必須使產(chǎn)品的實(shí)際使用條件完全符合產(chǎn)品各項(xiàng)參數(shù)和特性曲線的要求。
(2)SSR受溫度影響較大，使用時(shí)要考慮好散熱(一般負(fù)載電流>5A時(shí)應(yīng)裝散熱片)，當(dāng)環(huán)境溫度高時(shí)，SSR的負(fù)載能力必然相應(yīng)下降，因此選用SSR時(shí)須留有一定的余量。
(3)當(dāng)繼電器處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，將承受P=V(管壓降)×I(負(fù)載)的耗散功率。因此必須根據(jù)實(shí)際工作環(huán)境，合理選用散熱器的尺寸或降低負(fù)載電流使用。
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