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1用途

專用的固態繼電器可以具有短路保護，過載保護和過熱保護功能，與組合邏輯固化封裝就可以實現用戶需要的智能模塊，直接用于控制系統中。

固態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、工業自動化裝置；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、自動洗衣機；自動消防，保安系統，以及作為電網功率因素補償的電力電容的切換開關等等，另外在化工、煤礦等需防爆、防潮、防腐蝕場合中都有大量使用

2特點

固態繼電器是具有隔離功能的無觸點電子開關，在開關過程中無機械接觸部件，因此固態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，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。

優點

（1）高壽命，高可靠：固態繼電器沒有機械零部件，由固體器件完成觸點功能，由于沒有運動的零部件，因此能在高沖擊，振動的環境下工作，由于組成固態繼電器的元器件的固有特性，決定了固態繼電器的壽命長，可靠性高。

（2）靈敏度高，控制功率小，電磁兼容性好：固態繼電器的輸入電壓范圍較寬，驅動功率低，可與大多數邏輯集成電路兼容不需加緩沖器或驅動器。

（3）快速轉換：固態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繼電器沒有輸入“線圈”，沒有觸點燃弧和回跳，因而減少了電磁干擾。大多數交流輸出固態繼電器是一個零電壓開關，在零電壓處導通，零電流處關斷，減少了電流波形的突然中斷，從而減少了開關瞬態效應。

缺點

（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，一般功率場效應管的導通電阻也較機械觸點的接觸電阻大。

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

（3）由于管壓降大，導通后的功耗和發熱量也大，大功率固態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路的抗*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）固態繼電器對過載有較大的敏感性，必須用快速熔斷器或RC阻尼電路對其進行過載保護。固態繼電器的負載與環境溫度明顯有關，溫度升高，負載能力將迅速下降。

（6）主要不足是存在通態壓降（需相應散熱措施），有斷態漏電流，交直流不能通用，觸點組數少，另外過電流、過電壓及電壓上升率、電流上升率等指標差。

3結構

固態繼電器由三部分組成：輸入電路，隔離（耦合）和輸出電路。

輸入電路

按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，正負邏輯控制和反相等功能，可以方便的與TTL,MOS邏輯電路連接。

對于控制電壓固定的控制信號，采用阻性輸入電路。控制電流保證在大于5mA。對于大的變化范圍的控制信號（如3~32V）則采用恒流電路，保證在整個電壓變化范圍內電流在大于5mA可靠工作。

隔離耦合

固態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：光電耦合通常使用光電二極管—光電三極管，光電二極管—雙向光控可控硅，光伏電池，實現控制側與負載側隔離控制；高頻變壓器耦合是利用輸入的控制信號產生的自激高頻信號經耦合到次級，經檢波整流，邏輯電路處理形成驅動信號。

輸出電路

SSR的功率開關直接接入電源與負載端，實現對負載電源的通斷切換。主要使用有大功率晶體三極管（開關管-Transistor），單向可控硅（Thyristor或SCR），雙向可控硅（Triac），功率場效應管（MOSFET），絕緣柵型雙極晶體管（IGBT）。固態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。按負載類型，可分為直流固態繼電器和交流固態繼電器。直流輸出時可使用雙極性器件或功率場效應管，交流輸出時通常使用兩個可控硅或一個雙向可控硅。而交流固態繼電器又可分為單相交流固態繼電器和三相交流固態繼電器。交流固態繼電器，按導通與關斷的時機，可分為隨機型交流固態繼電器和過零型交流固態繼電器。

如何配用適當的散熱器

除了額定電流1—直接安裝在印刷線路板上的固態繼電器以外，其余都應配置適當的散熱器，而且SSR底板與散熱器之間要涂上導熱硅脂，兩者緊密接觸，用螺絲擰緊。

下面推薦一些規格SSR所用的散熱器，給用戶做參考。隨著使用條件的不同，用戶再做適當的調整。

如何保護SSR

A、過流保護。SSR是半導體功率器件，對溫度變化極為敏感，過流會使SSR損壞，通常使用快速熔斷器。但要了解它的保護特性，知道其熔斷電流與時間的關系，正確選擇與SSR標稱電流相適應的快熔。

B、加RC吸收回路。加RC回路不但有防止過電壓的作用，而且對改善dv/dt有好處。建議R為20—100Ω，功率為2—5W，C為0.1—0.47uf,耐壓為250—630v. SSR標稱電流小R取上限100Ω，C取下限0.1uf,反之，R取小值，C取大值。

C、過熱保護

SSR過熱，特性下降，輕則失控重則造成性損壞，建議在靠近SSR底板處加裝溫控開關，溫控點在75到80℃.

D、在電感負載中串接電感L。在感應負載里，通常因電流變化率di/dt高而使SSR損壞。L電感量多大，這要根據體積大小和成本高低而定。

4選購

如何選擇SSR的型號規格

主要是選取適當的額定電流的固態繼電器（SSR）除特別說明以外，整流、可控等功率模塊亦然。

根據不同的負載類型來選用SSR的額定電流。阻性負載、感性負載和容性負載在剛起動時瞬時電流較大。即使是純阻性，由于具有正溫度系數，冷態時電阻值較小，因而有較大的起動電流。電爐剛接通時電流為穩定時的1.3—1.4倍。白熾燈接通時電流為穩態10倍。有些金屬鹵化物燈不但開啟時間長達10分鐘，而且有高達100倍穩態時的脈沖電流。

異步電動機起動電流為額定值的5—7倍，直流電機起動電流還要大。不但如此，感性負載還具有較高的反電勢。這是一個不定值，隨L和di/dt的不同而不同。通常為電源電壓的1—2倍，這樣和電源電壓疊加。有高達三倍的電源電壓。

容性負載具有更大的危險性，因為起動時，由于電容器兩端的電壓不能突變，電容器（負載）相當于短路。這種負載在選型時更要特別注意。

需要特別指出的是用戶不要將SSR的浪涌電流值作為選擇負載起動電流的依據。SSR的浪涌電流值是以晶閘管浪涌電流為標準的。它的前提條件是半個（或一個）電源周波。即10或20ms。而前述啟動過程，少則幾百毫秒、幾分鐘，多則高達10分鐘。這點務必敬請高度注意。

選型方法

1. 在選用小電流規格印刷電路板使用的固態繼電器時，因引線端子為高導熱材料制成,焊接時應在溫度小于250℃、時間小于10S的條件下進行，如考慮周圍溫度的原因，必要時可考慮降額使用，一般將負載電流控制在額定值的 1/2以內使用。[2] 

2. 各種負載浪涌特性對固態繼電器SSR的選擇

被控負載在接通瞬間會產生很大的浪涌電流，由于熱量來不及散發，很可能使SSR內部可控硅損壞,所以用戶在選用繼電器時應對被控負載的浪涌特性進行分析,然后再選擇繼電器。使繼電器在保證穩態工作前提下能夠承受這個浪涌電流，選擇時可參考表2各種負載時的降額系數（常溫下）。

如所選用的繼電器需在工作較頻繁、壽命以及可靠性要求較高的場合工作時，則應在表2的基礎上再乘以0.6以確保工作可靠。

一般在選用時遵循上述原則，在低電壓要求信號失真小可選用采用場效應管作輸出器件的直流固態繼器；如對交流阻性負載和多數感性負載，可選用過零型繼電器，這樣可延長負載和繼電器壽命，也可減小自身的射頻干擾。如作為相位輸出控制時，應選用隨機型固態繼電器。

3. 使用環境溫度的影響

固態繼電器的負載能力受環境溫度和自身溫升的影響較大，在安裝使用過程中,應保證其有良好的散熱條件，額定工作電流在10A以上的產品應配散熱器，100A以上的產品應配散熱器加風扇強冷 。在安裝時應注意繼電器底部與散熱器的良好接觸 ，并考慮涂適量導熱硅脂以達到佳散熱效果。

如繼電器長期工作在高溫狀態下（40℃~80℃）時，用戶可根據廠家提供的大輸出電流與環境溫度曲線數據，考慮降額使用來保證正常工作。

4. 過流、過壓保護措施

在繼電器使用時，因過流和負載短路會造成SSR固態繼電器內部輸出可控硅損壞 ,可考慮在控制回路中增加快速熔斷器和空氣開關予以保護型（選擇繼電器應選擇產品輸出保護,內置壓敏電阻吸收回路和RC緩沖器,可吸收浪涌電壓和提高 dv/dt耐量）；也可在繼電器輸出端并接 RC吸收回路和壓敏電阻（MOV）來實現輸出保護。選用原則是220V選用500V-600V壓敏電阻，380V時可選用800V-900V壓敏電阻。

5. 繼電器輸入回路信號

在使用時因輸入電壓過高或輸入電流過大超出其規定的額定參數時,可考慮在輸入端串接分壓電阻或在輸入端口并接分流電阻,以使輸入信號不超過其額定參數值。

6 在具體使用時,控制信號和負載電源要求穩定，波動不應大于10%，否則應采取穩壓措施。

7. 在安裝使用時應遠離電磁干擾,射頻干擾源，以防繼電器誤動失控。

8. 固態繼電器開路且負載端有電壓時,輸出端會有一定的漏電流，在使用或設計時應注意。

9. 固態繼電器失效更換時,應盡量選用原型號或技術參數*相同的產品，以便與原應用線路匹配，保證系統的可靠工作。

交流固態繼電器按開關方式分有電壓過零導通型（簡稱過零型）和隨機導通型（簡稱隨機型）；

按輸出開關元件分有雙向可控硅輸出型（普通型）和單向可控硅反并聯型（增強型）；

按安裝方式分有印刷線路板上用的針插式（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固態繼電器以觸發形式，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VIN時，P型SSR立即導通。當VIN撤銷后，負載電流低于雙向可控硅維持電流時（交流換向）SSR關斷。Z型SSR內部包括過零檢測電路，在施加輸入信號VIN時，只有當負載電源電壓達到過零區時SSR才能導通，并有可能造成電源半個周期的大延時。Z型SSR關斷條件同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。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，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）。t1時刻輸入控制信號撤銷，雙向可控硅在小于維持電流時關斷（t2）可控硅將承受電壓上升率dv/dt很高的反向電壓。這個電壓將通過雙向可控硅內部的結電容，正反饋到柵極。如果超過雙向可控硅換向dv/dt指標（典型值10V/s將引起換向恢復時間長甚至失敗。單向可控硅（增強型SSR）由于處在單極性工作狀態，此時只受靜態電壓上升率所限制（典型值200V/　s），因此增強型固態繼電器HS系列比普通型SSR的換向dv/dt指標提高了520倍。由于采用兩只大功率單向可控硅反并聯,改變了電流分配和導熱條件，提高了SSR輸出功率。增強型SSR在大功率應用場合，無論是感性負載還是阻性負載耐電壓、耐電流沖擊及產品的可靠性，均超過普通固態繼電器，并達到了進口產品的基本指標，是替代普通固態繼電器的更新產品。

負載與SSR的選擇

SSR對一般的負載應是沒有問題的，但也必須考慮一些特殊的負載條件，以避免過大的沖擊電流和過電壓，對器件性能造成不必要的損壞。白熾燈、電爐等類的“冷阻”特性，造成開通瞬間的浪涌電流，超過額定工作電流值數倍。一般普通型SSR，可按電流值的2/3選用。增強型SSR，可按廠商提供的參數選用。在惡劣條件下的工業控制現場，建議留有足夠的電壓、電流余量。

某些類型的燈，在燒斷瞬間會出現低阻抗。氣化和放電通道以及容性負載，如切換電容器組或電容器電源，會造成類似短路狀態?？稍诰€路中進一步串聯電阻或電感，作為限流措施。電機的開啟和關閉，也會產生較大的沖擊電流和電壓。中間繼電器、電磁閥吸合不可靠時引起的抖動，以及電容換向式電機換向時，電容電壓 和電源電壓的疊加會在SSR兩端產生二倍電源的浪涌電壓。

控制變壓器初級時，也應考慮次級線路上的瞬態電壓對初級的影響。此外，變壓器也有可能因為兩個方向電流不對稱，造成飽和引起的浪涌電流異?，F象。上述情況，使SSR在特殊負載的應用，多少變得有點復雜?？尚械霓k法，就是通過示波器去測量可能引起的浪涌電流和電壓，從而選用合適的SSR和保護措施。

被控負載在接通瞬間會產生很大的浪涌電流，由于熱量來不及散發，很可能使SSR內部可控硅損壞，所以用戶在選用繼電器時應對被控負載的浪涌特性進行分析，然后再選擇繼電器。使繼電器在保證穩態工作前提下能夠承受這個浪涌電流，選擇時可參考表2各種負載時的降額系數（常溫下）。

如所選用的繼電器需在工作較頻繁、壽命以及可靠性要求較高的場合工作時，則應在表2的基礎上再乘以0.6以確保工作可靠。

一般在選用時遵循上述原則，在低電壓要求信號失真小可選用采用場效應管作輸出器件的直流固態繼電器；如對交流阻性負載和多數感性負載，可選用過零型繼電器，這樣可延長負載和繼電器壽命，也可減小自身的射頻干擾。如作為相位輸出控制時，應選用隨機型固態繼電器。