一些人認(rèn)為固態(tài)繼電器是卓越的電源開關(guān)解決方案，但其他人會認(rèn)為，電動機(jī)械繼電器無疑是首選。誰正確并且是什么原因呢？為了回答這些問題，讓我們來探索電動機(jī)械繼電器和固態(tài)繼電器之間的區(qū)別、它們的工作原理、并比較它們多個級別的性能規(guī)格。

繼電器是什么？

繼電器是可以用來分配電源的電源開關(guān)解決方案，不需要手動打開和關(guān)閉開關(guān)。繼電器只需要微小的電信號就能打開和關(guān)閉電源。打個比喻，對于大很多的電信號，這一信號就像一個“看門人”。對于高功率信號進(jìn)行低功率控制的能力使得繼電器在電子學(xué)的發(fā)展歷程中占據(jù)了顯著地位。

電動機(jī)械繼電器和固態(tài)繼電器有什么區(qū)別？

電動機(jī)械繼電器 (EMR)

電動機(jī)械繼電器使用物理移動部件連接繼電器輸出元器件內(nèi)的觸點。此觸點的移動是使用來自低功率輸入信號的電磁力產(chǎn)生的，從而允許包含高功率信號的電路完成。電動機(jī)械繼電器內(nèi)的物理元器件通常會發(fā)出“咔噠”的聲音，在一些情況下會很有用，但它可能導(dǎo)致內(nèi)部電弧，并且相對而言，移動會需要大量的時間。

固態(tài)繼電器 (SSR)

固態(tài)繼電器可能恰恰是半導(dǎo)體行業(yè)的典型代表。SSR 使用低功率電信號產(chǎn)生光學(xué)半導(dǎo)體信號，一般會包含用來傳輸輸出信號并為其供電的光耦合器。被激活時，輸出光學(xué)信號會發(fā)揮“開關(guān)”的作用，允許高功率信號通過 SSR 的輸出元器件。有幾種方法來做到這一點，但其中的共同主題就是缺少移動部件，因此讓它們變成固態(tài)。

圖 1 — 一個典型的電動機(jī)械繼電器 (EMR)，以及一個描述其移動部件的 EMR 方框圖。

圖 2 — 面板安裝固態(tài)繼電器 — 來自 Crydom 公司和顯示光晶體管機(jī)制的圖解。圖解由 Wikipedia 友情提供。

這兩種技術(shù)都能應(yīng)用于取暖、照明和運(yùn)動控制等領(lǐng)域。然而，固態(tài)繼電器在大多數(shù)比較類別中優(yōu)于電動機(jī)械繼電器。電動機(jī)械繼電器是一種相對舊的技術(shù)，其機(jī)械設(shè)計方法簡單，而固態(tài)繼電器比較新而且先進(jìn)，當(dāng)然，也更復(fù)雜?？峙掠腥藭f，完成同樣的任務(wù)，復(fù)雜的東西并不一定比簡單的產(chǎn)品好。但是，更復(fù)雜的 SSR 就是能在性能上贏得人們的支持。

和電動機(jī)械繼電器相比，使用固態(tài)繼電器有哪些優(yōu)點？

和電動機(jī)械繼電器相比，固態(tài)繼電器的前期預(yù)付價格非常高，甚至高得驚人。但是，取代 EMR 而集成 SSR 的整體成本可能相同甚至更低，取決于具體應(yīng)用，我們稍后會進(jìn)行討論。此外，SSR 在許多領(lǐng)域的性能通常要優(yōu)于 EMR。讓我們對兩者進(jìn)行比較：

如您所見，和 EMR 相比，SSR 在性能和提供的功能方面通常更有活力。但是在某個領(lǐng)域，EMR 常常有著優(yōu)勢：熱力管理。由于它們的物理特性，SSR 的功率耗散在數(shù)量級上大于電動機(jī)械繼電器。這通常意味著元器件設(shè)計師必須將散熱器和風(fēng)扇集成到自己的設(shè)計中，這就的確會增加使用 SSR 的整體前期預(yù)付成本。

在您單純因為前期預(yù)付成本而放棄選擇 SSR 之前，讓我們來詳細(xì)談?wù)効傮w擁有成本以及確保“成本”真正意義的個體。

比較成本：為何 SSR 從長遠(yuǎn)來看是值得的

工程師通常專注于性能，而更好的性能往往意味著更高的成本。另一方面，供應(yīng)鏈管理者更關(guān)心的是零部件的初始定價和交貨時間，它們被稱為采購成本。 商業(yè)和營銷管理者關(guān)注的焦點是保修成本，比如預(yù)期壽命和相關(guān)的維修成本，由故障停機(jī)時間、行程時間、更換和維修時間以及人力資源所組成。在所有這些成本中，只有零部件的初始定價可以等同于前面提及的“一次性前期預(yù)付成本”。

但是，只因為電動機(jī)械繼電器有一個較低的初始價格標(biāo)簽，但考慮到將來所有其他隱藏成本的總和，并不意味著它們的成本更低。在當(dāng)今的企業(yè)中，管理者往往要求更快“更好更便宜”的解決方案，這經(jīng)常是相互競爭的優(yōu)先事項，但更便宜不一定意味著更快和/或更好。 然而，考慮到總體擁有成本，使用 Crydom 固態(tài)繼電器和接觸器，你的確可以實現(xiàn)更快、更好、更便宜。 他們的固態(tài)繼電器能可靠地執(zhí)行解決方案，從而確保應(yīng)用程序的壽命，所以在安裝了后，您很少需要擔(dān)心對它們進(jìn)行維護(hù)、修理或更換。

比較總體擁有成本的有用工具

為了幫助分析 SSR 對比 EMR 的總體擁有成本 (TCO)，Crydom 公司開發(fā)了一個易于使用的 TCO 計算器，可以在其網(wǎng)站的“工具”選項卡下找到。計算器考慮到了與直接及間接成本相關(guān)的信息，而且還假設(shè)這兩個電源開關(guān)解決方案均被選定用來匹配負(fù)載和電源系統(tǒng)。 此外，該計算器還融合了主要與技術(shù)相關(guān)的成本，因為這些成本在各種應(yīng)用中很常見。

該計算器的單位成本是電源開關(guān)解決方案的收購成本。還有用于增加散熱片（適用于 SSR）和插座（適用于 EMR）的收購成本，如果在應(yīng)用中需要二者中的一種。 還會考慮到通過周期數(shù)或運(yùn)行的數(shù)量來計量的預(yù)期壽命，因為它們是對一個給定應(yīng)用的具體要求。其中可能包括每分鐘預(yù)期周期數(shù)或負(fù)載類型（如電阻，電感，變壓器/電容器，或鎮(zhèn)流器）。

對于 EMR，估算預(yù)期壽命需要根據(jù)負(fù)載類型進(jìn)行調(diào)整，計算器可根據(jù)選定的負(fù)載自動選擇適合的降額值：馬達(dá)、線圈或螺線管為 80% 降額；變壓器或電容器為 75% 降額；鎮(zhèn)流器為 70% 降額。 在計算中還包括了保修期，用于總成本估計結(jié)果的時間參考。 保修期可以調(diào)整，以顯示不同的時間范圍，從一個月到一年或更久。 每次保養(yǎng)服務(wù)的成本，必須考慮到另一個變量，因為它在不同的應(yīng)用之間或從一個商業(yè)模式轉(zhuǎn)換到另一個商業(yè)模式時會發(fā)生變化。圖 3 展示了 Crydom 公司的 TCO 計算器。

圖 3 — Crydom 公司的 TCO 計算器。

你在電動機(jī)械繼電器技術(shù)和固態(tài)技術(shù)之間中做出選擇時，要適應(yīng) SSR 的前期預(yù)付成本可能有有所困難。但是，雖然 EMR 的初始成本小于 SSR，但隨著循環(huán)計數(shù)的增加， EMR 的維護(hù)、修理和/或替換成本也會增加。所以，一旦你設(shè)法克服了 SSR 和 EMR 的總體擁有成本障礙，你很快就會認(rèn)識到，SSR 的壽命成本在很多情況下等于或小于EMR。由于 SSR 在功能和性能方面都超過 EMR 的優(yōu)勢，決定將 SSR 集成到您的設(shè)計中就不會難了。