固態(tài)繼電器,固態(tài)繼電器電路

　一、概述

固態(tài)繼電器(SSR)與機(jī)電繼電器相比，是一種沒(méi)有機(jī)械運(yùn)動(dòng)，不含運(yùn)動(dòng)零件的繼電器，但它具有與機(jī)電繼電器本質(zhì)上相同的功能。SSR是一種全部由固態(tài)電子元件組成的無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)元件，他利用電子元器件的點(diǎn)，磁和光特性來(lái)完成輸入與輸出的可靠隔離，利用大功率三極管，功率場(chǎng)效應(yīng)管，單項(xiàng)可控硅和雙向可控硅等器件的開(kāi)關(guān)特性，來(lái)達(dá)到無(wú)觸點(diǎn)，無(wú)火花地接通和斷開(kāi)被控電路。

二、固態(tài)繼電器的組成

固態(tài)繼電器有三部分組成:輸入電路，隔離(耦合)和輸出電路。安輸入電壓的不同類(lèi)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(fù)邏輯控制和反相等功能。固態(tài)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。固態(tài)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。交流輸出時(shí)，通常使用兩個(gè)可控硅或一個(gè)雙

向可控硅，直流輸出時(shí)可使用雙極性器件或功率場(chǎng)效應(yīng)管。

三、固態(tài)繼電器的優(yōu)缺點(diǎn)

1、固態(tài)繼電器的優(yōu)點(diǎn)

（1）高壽命，高可靠:SSR沒(méi)有機(jī)械零部件，有固體器件完成觸點(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。

（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(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。

（3）快速轉(zhuǎn)換:固態(tài)繼電器因?yàn)椴捎霉腆w其間，所以切換速度可從幾毫秒至幾微妙。

（4）電磁干擾笑:固態(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(kāi)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(kāi)關(guān)瞬態(tài)效應(yīng)。

2、固態(tài)繼電器的缺點(diǎn)

（1）導(dǎo)通后的管壓降大，可控硅或雙相控硅的正向降壓可達(dá)1~2V，大功率晶體管的飽和壓漿液災(zāi)1~2V之間，一般功率場(chǎng)效應(yīng)管的導(dǎo)通電祖也較機(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。

（3）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)在保護(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。

固體繼電器SSR

固體繼電器（Solid State Relay SSR)是利用現(xiàn)代微電子技術(shù)與電力電子技術(shù)相結(jié)合而發(fā)展起來(lái)的一種新型無(wú)觸點(diǎn)電子開(kāi)關(guān)器件。它可以實(shí)現(xiàn)用微弱的控制信導(dǎo)(幾毫安到幾十毫安)控制0．1A直至幾百A電流負(fù)載，進(jìn)行無(wú)觸點(diǎn)接通或分?jǐn)唷９腆w繼電器是一種四端器件，兩個(gè)輸入端，兩個(gè)輸出端。輸入端接控制信號(hào)，輸出端與負(fù)載、電源串聯(lián)，SSR實(shí)際是一個(gè)受控的電力電子開(kāi)關(guān)，其等效電路如圖。

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由于固體繼電器具有高穩(wěn)定、高可靠、無(wú)觸點(diǎn)及壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在電動(dòng)機(jī)調(diào)速、正反轉(zhuǎn)控制、調(diào)光、家用電器、烘箱烘道加溫控溫、送變電電網(wǎng)的建設(shè)與改造、電力拖動(dòng)、印染、塑科加工、煤礦、鋼鐵、化工和軍用等方面。

固體繼電路工作原理

固體繼電器與通常的電磁繼電器不同：無(wú)觸點(diǎn)、輸入電路與輸出電路之間光(電)隔離、由分立元件．半導(dǎo)體微電子電路芯片和電力電子器件組裝而成，以阻燃型環(huán)氧樹(shù)脂為原料，采用灌封技術(shù)持其封閉在外殼中、使與外界隔離，具有良好的耐壓、防腐、防潮抗震動(dòng)性能。

固體繼電器由輸入電路、驅(qū)動(dòng)電路和輸出電路三部分組成。

這里僅以應(yīng)用較多的交流過(guò)零型固體繼電器為例，介紹其工作原理。該電路采用了過(guò)零觸發(fā)技術(shù)，具有電壓過(guò)零時(shí)開(kāi)啟，負(fù)裁電流過(guò)零時(shí)關(guān)斷的特性，在負(fù)載上可以得到一個(gè)完整的正弦波形，因此電路的射頻干擾很小。

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該電路由信號(hào)輸人電路、零電壓檢測(cè)控制電路、工作指示電路、雙向晶閘管控制電路和吸收電路幾部分組成。采用了光電耦合器GD作為輸入電路和輸出電路之間的隔離元件，VD是防止Vin正負(fù)接反燒壞GD。

電路工作過(guò)程：當(dāng)無(wú)輸入信號(hào)時(shí)，GD中的光敏三極管裁止，VT1是交流電壓零點(diǎn)檢測(cè)器，通過(guò)R3獲得基極電流而飽和導(dǎo)通，將VTH的門(mén)極箝在低電位而處于關(guān)斷狀態(tài)。當(dāng)有輸人信號(hào)時(shí)，光敏三極管導(dǎo)通，此時(shí)VTH的狀態(tài)由VT1決定，如此電源電壓大于過(guò)零電壓時(shí)，分壓器R3、R2的分壓點(diǎn)P電壓大于VBE1，VT1飽和導(dǎo)通，SCR門(mén)極因箝位在低電位而截止，TR的門(mén)極因沒(méi)有觸發(fā)脈沖而處于關(guān)斷狀態(tài)。只有當(dāng)電源電壓小于過(guò)零電壓，P點(diǎn)電壓小于VBE1時(shí)G1截止，SCR門(mén)極獲得觸發(fā)信號(hào)而導(dǎo)通。在TR的門(mén)極獲得觸發(fā)脈沖，TR就導(dǎo)通．從而接通負(fù)載電源。

當(dāng)輸入信號(hào)關(guān)斷后GD中的光敏三極管截止， G1飽和導(dǎo)通使SCR門(mén)極箝位在低電位而關(guān)斷，但是此時(shí)TR仍保持導(dǎo)通狀態(tài)，負(fù)載上仍有電流流過(guò)，直到負(fù)載電流隨VAC減小到小于雙向晶閘管TR的維持電流后才會(huì)自行關(guān)斷，切斷負(fù)載電源。

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由于觸發(fā)信號(hào)方式不同，AC—SSR還分為過(guò)零型觸發(fā)(Z型)和非過(guò)零型或隨機(jī)型(P型)觸發(fā)兩種，如圖為其工作波形圖。可見(jiàn)過(guò)零型和非過(guò)零型之間的區(qū)別主要在于負(fù)載交流電流導(dǎo)通的條件。過(guò)零型在輸入信號(hào)Vin施加的t1時(shí)刻，由于此時(shí)電源電壓處在非過(guò)零區(qū)，其輸出端不導(dǎo)通，只有當(dāng)電源電壓到達(dá)過(guò)零區(qū)t2時(shí)，輸出端負(fù)載中才有電流流過(guò)。而非過(guò)零型在輸入信號(hào)Vin施加的t1時(shí)刻，不管電源電壓處在什么狀態(tài)，負(fù)載立刻導(dǎo)通。這兩種類(lèi)型的固體繼電器關(guān)斷條件則相同。