固態(tài)繼電器是什么

　　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(wú)觸點(diǎn)開關(guān)。用隔離器件實(shí)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(hào)，達(dá)到直接驅(qū)動(dòng)大電流負(fù)載。固態(tài)繼電器（SOLIDSTATERELAYS，以下簡(jiǎn)寫成“SSR”），是一種全部由固態(tài)電子元件組成的新型無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)器件，它利用電子元件（如開關(guān)三極管、雙向可控硅等半導(dǎo)體器件）的開關(guān)特性，可達(dá)到無(wú)觸點(diǎn)無(wú)火花地接通和斷開電路的目的，因此又被稱為“無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)”。固態(tài)繼電器是一種四端有源器件，其中兩個(gè)端子為輸入控制端，另外兩端為輸出受控端。它既有放大驅(qū)動(dòng)作用，又有隔離作用，很適合驅(qū)動(dòng)大功率開關(guān)式執(zhí)行機(jī)構(gòu)，較之電磁繼電器可靠性更高，且無(wú)觸點(diǎn)、壽命長(zhǎng)、速度快，對(duì)外界的干擾也小，已被得到廣泛應(yīng)用。

　　固態(tài)繼電器原理

　　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)載的開關(guān)，不能混用。下面以交流型的SSR為例來(lái)說(shuō)明它的工作原理，圖1是它的工作原理框圖，圖1中的部件①～④構(gòu)成交流SSR的主體，從整體上看，SSR只有兩個(gè)輸入端（A和B）及兩個(gè)輸出端（C和D），是一種四端器件。

　　工作時(shí)只要在A、B上加上一定的控制信號(hào)，就可以控制C、D兩端之間的“通”和“斷”，實(shí)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(hào)提供一個(gè)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(duì)輸入端的影響，耦合電路用的元件是“光耦合器”，它動(dòng)作靈敏、響應(yīng)速度高、輸入/輸出端間的絕緣（耐壓）等級(jí)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(hào)電平相匹配，在使用時(shí)可直接與計(jì)算機(jī)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(hào)，驅(qū)動(dòng)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(shí)，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(guò)零控制電路”。所謂“過(guò)零”是指，當(dāng)加入控制信號(hào)，交流電壓過(guò)零時(shí)，SSR即為通態(tài);而當(dāng)斷開控制信號(hào)后，SSR要等待交流電的正半周與負(fù)半周的交界點(diǎn)（零電位）時(shí)，SSR才為斷態(tài)。這種設(shè)計(jì)能防止高次諧波的干擾和對(duì)電網(wǎng)的污染。吸收電路是為防止從電源中傳來(lái)的尖峰、浪涌（電壓）對(duì)開關(guān)器件雙向可控硅管的沖擊和干擾（甚至誤動(dòng)作）而設(shè)計(jì)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）。

　　固態(tài)繼電器的特點(diǎn)

　　固態(tài)繼電器是具有隔離功能的無(wú)觸點(diǎn)電子開關(guān)，在開關(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)。

　?。?）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)。

　　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。

　?。?）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。

　?。?）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。

　?。?）電磁干擾?。汗虘B(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(diǎn)

　?。?）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。

　?。?）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）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。