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1、固态继电器分类和几个关键参数时贵春固态继电器（SOLIDSTATE RELAYS），简写成“SSR”，是一种全部由固态电子元件组成的新型无触点开关器件，它利用电子元件（如开关三极管、双向可控硅等半导体器件）的开关特性，可达到无触点无火花地接通和断开电路的目的，因此又被称为“无触点开关”，它问世于70年代，由于它的无触点工作特性，使其在许多领域的电控及计算机控制方面得到日益广范的应用。一、固态继电器的原理及结构 SSR按使用场合可以分成交流型和直流型两大类，它们分别在交流或直流电源上做负载的开关，不能混用。 下面以交流型的SSR为例来说明它的工作原理，图1是它的工作原理框图，图1中的部件-构成交
2、流SSR的主体，从整体上看，SSR只有两个输入端（A和B）及两个输出端（C和D），是一种四端器件。图1工作时只要在A、B上加上一定的控制信号，就可以控制C、D两端之间的“通”和“断”，实现“开关”的功能，其中耦合电路的功能是为A、B端输入的控制信号提供一个输入/输出端之间的通道，但又在电气上断开SSR中输入端和输出端之间的（电）联系， 以防止输出端对输入端的影响，耦合电路用的元件是“光耦合器”，它动作灵敏、响应速度高、输入/输出端间的绝缘（耐压）等级高；由于输入端的负载是发光二极管，这使SSR的输入端很容易做到与输入信号电平相匹配，在使用可直接与计算机输出接口相接，即受“1”与“0”的逻辑电平
3、控制。触发电路的功能是产生合乎要求的触发信号，驱动开关电路工作，但由于开关电路在不加特殊控制电路时，将产生射频干扰并以高次谐波或尖峰等污染电网，为此特设“过零控制电路”。所谓“过零”是指，当加入控制信号，交流电压过零时，SSR即为通态；而当断开控制信号后，SSR要等待交流电的正半周与负半周的交界点（零电位）时，SSR才为断态。这种设计能防止高次谐波的干扰和对电网的污染。吸收电路是为防止从电源中传来的尖峰、浪涌（电压）对开关器件双向可控硅管的冲击和干扰（甚至误动作）而设计的，一般是用“R-C”串联吸收电路或非线性电阻（压敏电阻器）。图2是一种典型的交流型SSR的电原理图。图2直流型的SSR与交流
4、型的SSR相比，无过零控制电路，也不必设置吸收电路，开关器件一般用大功率开关三极管，其它工作原理相同。不过，直流型SSR在使用时应注意：负载为感性负载时，如直流电磁阀或电磁铁，应在负载两端并联一只二极管，极性如图3所示，二极管的电流应等于工作电流，电压应大于工作电压的4倍。SSR工作时应尽量把它靠近负载，其输出引线应满足负荷电流的需要。使用电源属经交流降压整流所得的，其滤波电解电容应足够大。图3图4 给出了几种国内、外常见的SSR的外形。图4二、固态继电器的特点 SSR成功地实现了弱信号（Vsr）对强电（输出端负载电压）的控制。由于光耦合器的应用，使控制信号所需的功率极低（约十余毫瓦就可正常工
5、作），而且Vsr所需的工作电平与TTL、HTL、CMOS等常用集成电路兼容，可以实现直接联接。这使SSR在数控和自控设备等方面得到广泛应用。在相当程度上可取代传统的“线圈簧片触点式”继电器（简称“MER”）。 SSR由于是全固态电子元件组成，与MER相比，它没有任何可动的机械部件，工作中也没有任何机械动作；SSR由电路的工作状态变换实现“通”和“断”的开关功能，没有电接触点，所以它有一系列MER不具备的优点，即工作高可靠、长寿命（有资料表明SSR的开关次数可达108-109次，比一般MER的106高几百倍）；无动作噪声；耐振耐机械冲击；安装位置无限制；很容易用绝缘防水材料灌封做成全密封形式，而
6、且具有良好的防潮防霉防腐性能；在防爆和防止臭氧污染方面的性能也极佳。这些特点使SSR可在军事（如飞行器、火炮、舰船、车载武器系统）、化工、井下采煤和各种工业民用电控设备的应用中大显身手，具有超越MER的技术优势。交流型SSR由于采用过零触发技术，因而可以使SSR安全地用在计算机输出接口上，不必为在接口上采用MER而产生的一系列对计算机的干扰而烦恼。根据固态继电器的输出方式不同，我们一般把固态分为：过零型交流固态继电器随机型交流固态继电器峰值型交流固态继电器直流固态继电器模拟量调节模块固态继电器SSR的选择：为了给某一实际的运用确定出适当的SSR，重要的是要考虑以下几点要求：负载电压交流或直流
7、负载电流最大和最小电流负载类型阻性、感性或容性控制电压交流或直流环境温度在降低定额值和散热片计算时需要安装方式PCB、面板或DIN 导轨安装国际认证UL、CSA、VDE、TUV等等 在许多情况下，负载功率将限定固态继电器SSR是采用PCB、面板或是DIN导轨安装，在大于57A的负载时，一定需要采用散热方法来去除固态继电器SSR本身的发热量。固态继电器SSR 的负载电压通常是指加至固态继电器SSR输出端的稳态电压。而瞬态电压则是指固态继电器SSR输出端可以承受的最大电压。在使用中，一定要保证加至固态继电器SSR输出端的最大峰值电压低于固态继电器SSR的瞬态电压值。在切换交流感性负载、单相电机和三
8、相电机负载，或给这些电路上电时，固态继电器SSR输出端可能出现两倍于电源电压峰值的电压。对于此类负载，选型时应给固态继电器的输出电压留出一定余量。 固态继电器SSR的输出电流通常是指流经固态继电器SSR输出端的稳态电流。但是由于感性负载、容性负载引起的浪涌电流问题以及电源自身的浪涌电流问题，在选型时应当给固态继电器SSR的输出电流留出一定余量。对于感性负载和容性负载，当交流固态继电器SSR在关断时，有较大的dv/dt (电压指数上升率)加至继电器输出端，为此应选用dv/dt较高的固态继电器SSR。电磁继电器与固态继电器的优缺点电磁式继电器是一种电子控制器件,在电路中起着自动调节、安全保护、转换
9、电路等作用。一般是由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。与电磁式继电器比拟,固态继电器(SSR)是一种没有机械运动,不含运动零件的继电器,但它具有与电磁继电器本质上相同的功能。SSR是一种全部由固态电子元件组成的无触点开关元件,它利用电子元器件的电、磁和光特性来完成输入与输出的隔离,利用大功率三极管,功率场效应管,单向可控硅或双向可控硅等器件的开关特性,来达到无触点,无火花地接通和断开被控电路。固态继电器SSR敏捷度高,控制功率小,寿命比较高,可靠性好,切换速度可达到几毫秒至几微妙。大多数交流输出固态继电器SSR是一个零电压开关,在零电压处导通,零电流处关断,减少了电流波形的溘然间断,从而减小
10、了开关瞬态效应。因为管压降大,导通后的功耗和发烧量也大,大功率固态继电器SSR的体积远弘远于同容量的电磁继电器,本钱也较高。使用固态继电器(SSR)可以使系统具有较高的机能,但昂贵的价格导致产品的本钱上升,因此,在对系统机能要求不是很高,但对于本钱非常敏感的产品来说,选用廉价的普通电磁继电器去控制电加热丝就成为解决本钱题目的重点。固态继电器使用选型方法1. 在选用小电流规格印刷电路板使用的固态继电器时，因引线端子为高导热材料制成,焊接时应在温度小于250、时间小于10S的条件下进行，如考虑周围温度的原因，必要时可考虑降额使用，一般将负载电流控制在额定值的 1/2以内使用。 2. 各种负载浪涌特
11、性对固态继电器SSR的选择 被控负载在接通瞬间会产生很大的浪涌电流，由于热量来不及散发，很可能使SSR内部可控硅损坏,所以用户在选用继电器时应对被控负载的浪涌特性进行分析,然后再选择继电器。使继电器在保证稳态工作前提下能够承受这个浪涌电流，选择时可参考表2各种负载时的降额系数(常温下)。 如所选用的继电器需在工作较频繁、寿命以及可靠性要求较高的场合工作时，则应在表2的基础上再乘以0.6以确保工作可靠。 一般在选用时遵循上述原则，在低电压要求信号失真小可选用采用场效应管作输出器件的直流固态继器；如对交流阻性负载和多数感性负载，可选用过零型继电器，这样可延长负载和继电器寿命，也可减小自身的射频干扰
12、。如作为相位输出控制时，应选用随机型固态继电器。 3. 使用环境温度的影响 固态继电器的负载能力受环境温度和自身温升的影响较大，在安装使用过程中,应保证其有良好的散热条件，额定工作电流在10A以上的产品应配散热器，100A以上的产品应配散热器加风扇强冷 。在安装时应注意继电器底部与散热器的良好接触 ，并考虑涂适量导热硅脂以达到最佳散热效果。 如继电器长期工作在高温状态下(4080)时，用户可根据厂家提供的最大输出电流与环境温度曲线数据，考虑降额使用来保证正常工作。 4. 过流、过压保护措施 在继电器使用时，因过流和负载短路会造成SSR固态继电器内部输出可控硅永久损坏 ,可考虑在控制回路中增加快
13、速熔断器和空气开关予以保护型(选择继电器应选择产品输出保护,内置压敏电阻吸收回路和RC缓冲器,可吸收浪涌电压和提高 dv/dt耐量）；也可在继电器输出端并接 RC吸收回路和压敏电阻(MOV)来实现输出保护。选用原则是220V选用500V-600V压敏电阻，380V时可选用800V-900V压敏电阻。 5. 继电器输入回路信号 在使用时因输入电压过高或输入电流过大超出其规定的额定参数时,可考虑在输入端串接分压电阻或在输入端口并接分流电阻,以使输入信号不超过其额定参数值。 6 在具体使用时,控制信号和负载电源要求稳定，波动不应大于10%，否则应采取稳压措施。 7. 在安装使用时应远离电磁干扰,射频干扰源，以防继电器误动失控。 8. 固态继电器开路且负载端有电压时,输出端会有一定的漏电流，在使用或设计时应注意。 9. 固态继电器失效更换时,应尽量选用原型号或技术参数完全相同的产品，以便与原应用线路匹配，保证系统的可靠工作。
