固態(tài)繼電器(Solid State Relays,縮寫SSR)是一種無觸點(diǎn)電子開關(guān)，由分立元器材、膜固定電阻網(wǎng)絡(luò)和芯片，選用混合技能拼裝來完成操控回路(輸入電路)與負(fù)載回路(輸出電路)的電阻隔及信號(hào)耦合，由固態(tài)器材完成負(fù)載的通斷切換功用，內(nèi)部無任何可動(dòng)部件。



盡管市場上的固態(tài)繼電器類型標(biāo)準(zhǔn)繁復(fù)，但它們的作業(yè)原理基本上是類似的。主要由輸入(操控)電路，驅(qū)動(dòng)電路和輸出(負(fù)載)電路三有些構(gòu)成。



　　固態(tài)繼電器的輸入電路是為輸入操控信號(hào)供給一個(gè)回路，使之變成固態(tài)繼電器的觸發(fā)信號(hào)。固態(tài)繼電器的輸入電路多為直流輸入也有交流輸入，單個(gè)的為溝通輸入。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操控電流隨輸入電壓呈線性的正向改變。恒流輸入電路，在輸入電壓到達(dá)必定值時(shí)，電流不再隨電壓的增加而顯著增大，這種繼電器可適用于恰當(dāng)寬的輸入電壓規(guī)模。



　　固態(tài)繼電器的驅(qū)動(dòng)電路能夠包含阻隔耦合電路、功用電路和觸發(fā)電路三有些。阻隔耦合電路，當(dāng)前多選用光電耦合器和高頻變壓器兩種電路方式。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，是在必定的輸入電壓下，形成約10MHz的自激振蕩，通過變壓器磁芯將高頻信號(hào)傳遞到變壓器二次側(cè)次級(jí)。電路可包含檢波整流、過零、加快、維護(hù)、顯現(xiàn)等各種功用電路。觸發(fā)電路的作用是給輸出器材供給觸發(fā)信號(hào)。



　　固態(tài)繼電器的輸出電路是在觸發(fā)信號(hào)的操控下，完成固態(tài)繼電器的通斷切換。輸出電路主要由輸出器材(芯片)和起瞬態(tài)按捺作用的吸收回路構(gòu)成，有時(shí)還包含反饋電路。當(dāng)前，各種固態(tài)繼電器運(yùn)用的輸出器材主要有晶體三極管(Transistor)、單向可控硅(Thyristor或SCR)、雙向可控硅(Triac)、MOS場效應(yīng)管(MOSFET)、絕緣柵型雙極晶體管(IGBT)等。



　　固態(tài)繼電器原理 固態(tài)繼電器(Solidstate Relay, SSR)是一種由固態(tài)電子組件構(gòu)成的新式無觸點(diǎn)開關(guān)，利用電子組件(如開關(guān)三極管、雙向可控硅等半導(dǎo)體組件)的開關(guān)特性，到達(dá)無觸點(diǎn)、無火花、而能接通和斷開電路的意圖，因而又被稱為“無觸點(diǎn)開關(guān)”。相對于以往的“線圈—簧片觸點(diǎn)式”繼電器(Electromechanical Relay, EMR)，SSR沒有任何可動(dòng)的機(jī)械零件，作業(yè)中也沒有任何機(jī)械動(dòng)作，具有逾越EMR的優(yōu)勢，如反響快、牢靠度高、壽命長(SSR的開關(guān)次數(shù)可達(dá)108″109次，比通常EMR的106高出百倍)、無動(dòng)作噪聲、耐震、耐機(jī)械沖擊、具有杰出的防潮防霉防腐特性。這些特色使SSR在軍事、化工、和各種工業(yè)民用電控設(shè)備中均有廣泛應(yīng)用。固態(tài)繼電器的操控信號(hào)所需的功率極低，因而能夠用弱信號(hào)操控強(qiáng)電流。



　　一起溝通型的SSR選用過零觸發(fā)技能，使SSR能夠安全地用在計(jì)算機(jī)輸出接口，不會(huì)像EMR那樣發(fā)生一系列對計(jì)算機(jī)的攪擾，甚至?xí)率箛?yán)峻當(dāng)機(jī)。對比常用的是DIP封裝的型式。操控電壓和負(fù)載電壓按運(yùn)用場合能夠分紅溝通和直流兩大類，因而會(huì)有DC-AC、DC-DC、AC-AC、AC-DC四種型式，它們別離在溝通或直流電源上做負(fù)載的開關(guān)，不能混用。



　　按負(fù)載電源的類型不一樣可將SSR分為溝通固態(tài)繼電器(AC—SSR)和直流固態(tài)繼電器(DC—SSR)。AC—SSR是以雙向晶閘管作為開關(guān)器材，用來接通或斷開溝通負(fù)載電源的固態(tài)繼電器。AC—SSR的操控觸發(fā)方法不一樣，又可分為過零觸發(fā)型和隨機(jī)導(dǎo)通型兩種。過零觸發(fā)型AC—SSR是當(dāng)操控信號(hào)輸入后，在溝通電源通過零電壓鄰近時(shí)導(dǎo)通，故攪擾很小。隨機(jī)導(dǎo)通型AC—SSR則是在溝通電源的任一相位上導(dǎo)通或關(guān)斷，因而在導(dǎo)通瞬間也許發(fā)生較大的攪擾。





　　1.2 作業(yè)原理

　　過零觸發(fā)型AC—SSR為四端器材，其內(nèi)部電路如圖1所示。1、2為輸入端，3、4為輸出端。R0為限流電阻，光耦合器將輸入與輸出電路在電氣上阻隔開，V1構(gòu)成反相器，R4、R5、V2和晶閘管V3構(gòu)成過零檢查電路，UR為雙向整流橋，由V3和UR用以獲得使雙向晶閘管V4敞開的雙向觸發(fā)脈沖，R3、R7為分流電阻，別離用來維護(hù)V3和V4，R8和C構(gòu)成浪涌吸收網(wǎng)絡(luò)，以吸收電源中帶有的尖峰電壓或浪涌電流，避免對開關(guān)電路發(fā)生沖擊或攪擾。



　　要指出的是所謂“過零”并非真的有必要是電源電壓波形的零處，而通常是指在10～25V或-(10～25)V區(qū)域內(nèi)進(jìn)行觸發(fā)，如圖2所示。圖中溝通電壓分三個(gè)區(qū)域，Ⅰ區(qū)為-10V～+10V規(guī)模，稱為死區(qū)，在此區(qū)域中參加輸入信號(hào)時(shí)不能使SSR導(dǎo)通。Ⅱ區(qū)為10～25V和-(10～25)V規(guī)模，稱為響應(yīng)區(qū)，在此區(qū)域內(nèi)只需參加輸入信號(hào)，SSR當(dāng)即導(dǎo)通。Ⅲ區(qū)為幅值大于25V的規(guī)模，稱為按捺區(qū)在此區(qū)域內(nèi)參加輸入信號(hào)，SSR的導(dǎo)通被按捺。



　　當(dāng)輸入端未加電壓信號(hào)時(shí)，光耦合器的光敏晶體管因未接納光而截止，V1飽滿，V3和V4因無觸發(fā)電壓而截止，此刻SSR封閉。當(dāng)參加輸入信號(hào)時(shí)，光耦合器中的發(fā)光二極管發(fā)光，光敏晶體管飽滿，使V1截止。此刻若V3兩頭電壓在-(10～25)V或10～25V規(guī)模內(nèi)時(shí)，只需恰當(dāng)挑選分壓電阻R4和R5，就可使V2截止，這樣使V3觸發(fā)導(dǎo)通，然后使V 4的操控極上得到從R6→UR→V 3→UR→R7或反方向的觸發(fā)脈沖，而使V4導(dǎo)通，使負(fù)載接通溝通電源。而若溝通電壓波形在圖2中的Ⅲ區(qū)內(nèi)時(shí)，則因V2飽滿而按捺V3和V4的導(dǎo)通，而使SSR被按捺，然后完成了過零觸發(fā)操控，因?yàn)?0～25V幅值與電源電壓幅值比較可近似看作“零”。，因而，通常就將過零電壓粗略地定義為0～±25V，即以為在此區(qū)域內(nèi)，只需參加輸入信號(hào)，過零觸發(fā)型AC—SSR都能導(dǎo)通。



　　當(dāng)輸入端電壓信號(hào)撤除后，光耦合器中的光敏晶體管截止，V1飽滿，V3截止，但此刻V4仍堅(jiān)持導(dǎo)通，直到負(fù)載電流隨電源電壓減小到小于雙向晶閘管的保持電流時(shí)，SSR才轉(zhuǎn)為截止。



　　SSR的輸出端器材可分為雙向晶閘管和兩只單向晶閘管反并聯(lián)方式。若負(fù)載為電動(dòng)機(jī)一類的理性負(fù)載，則其靜態(tài)電壓上升率dv/dt是一個(gè)主要參數(shù)。因?yàn)閼B(tài)電壓上升率(200V/μs)大大高于雙向晶閘管的換向目標(biāo)(10V/μs)，因而若選用兩只大功率單向晶閘管反并聯(lián)替代雙向晶閘管，一方面可進(jìn)步輸出功率;另一方面也可進(jìn)步耐浪涌電流的沖擊能力，這種SSR稱為增強(qiáng)型的SSR。