固態(tài)繼電器 SSR 小百科

固態(tài)繼電器 SSR

       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)高品質(zhì)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。

用途編輯

專(zhuān)用的固態(tài)繼電器可以具有短路保護，過(guò)載保護和過(guò)熱保護功能，與組合邏輯固化封裝就可以實(shí)現用戶(hù)需要的智能模塊，直接用于控制系統中。

固態(tài)繼電器已廣泛應用于計算機外圍接口設備、恒溫系統、調溫、電爐加溫控制、電機控制、數控機械，遙控系統、工業(yè)自動(dòng)化裝置；信號燈、調光、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高品質(zhì)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。

特點(diǎn)編輯

固態(tài)繼電器是具有隔離功能的無(wú)觸點(diǎn)電子高品質(zhì)開(kāi)關(guān)，在高品質(zhì)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）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。

（3）快速轉換：固態(tài)繼電器因為采用固體器件，所以切換速度可從幾毫秒至幾微秒。

（4）電磁干擾?。汗虘B(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)零電壓高品質(zhì)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，從而減少了高品質(zhì)開(kāi)關(guān)瞬態(tài)效應。

缺點(diǎn)

（1）導通后的管壓降大，可控硅或雙向控硅的正向降壓可達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)效應管的導通電阻也較機械觸點(diǎn)的接觸電阻大。

（2）半導體器件關(guān)斷后仍可有數微安至數毫安的漏電流，因此不能實(shí)現理想的電隔離。

（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。

工作原理編輯

它是用半導體器件代替傳統電接點(diǎn)作為切換裝置的具有繼電器特性的無(wú)觸點(diǎn)高品質(zhì)開(kāi)關(guān)器件，單相SSR為四端有源器件，其中兩個(gè)輸入控制端，兩個(gè)輸出端，輸入輸出間為光隔離，輸入端加上直流或脈沖信號到一定電流值后，輸出端就能從斷態(tài)轉變成通態(tài)。

交流固態(tài)繼電器按高品質(zhì)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）

按輸出高品質(zhì)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IN時(shí)，P型SSR立即導通。當IN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IN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。北京靈通電子公司的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5~20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。

如何使用戶(hù)的驅動(dòng)電路與SSR的輸入特性相匹配

一般來(lái)講，SSR的輸入控制電壓為3.2—32V?？刂齐娏鳛?—30mA. 通常1—25A的SSR輸入回路不是恒流源電路，輸入控制電壓為4—16V?？刂齐娏鳛?—20mA.較大額定電流的SSR輸入電路均接有恒流源電路。輸入控制電壓在3.2—32V均可。在三相電路里，如果用戶(hù)將三個(gè)SSR的輸入端串聯(lián)的話(huà)，那么希望提供大于12V的控制電壓；如果將三個(gè)SSR的輸入端并聯(lián)使用的話(huà)，那么驅動(dòng)電流要保證50mA。單個(gè)SSR使用，驅動(dòng)電流不要設計在4—5mA 的臨界狀態(tài)下至少要大于6mA。