固態繼電器是用分離的電子元器件、集成電路（或芯片）及混合微電路技術結合發展起來的一種具有繼電特性的無觸點式電子開關，為四端有源器件。其中兩個端子為低電流輸入控制端，另外兩端為高電流輸出受控端，即負載端，中間采用光電隔離，作為輸入輸出之間電氣隔離。在輸入端加上直流或脈沖信號，輸出端就能從關斷狀態轉變成導通狀態，無信號時就呈阻斷狀態，從而控制較大負載。但由于這種隔離，繼電器的負載端實際上通過開關電路來供電，所以要啟動繼電器必須在負載端同時提供電壓和負載。固態繼電器是具有壽命長、可靠性高、開關速度快、電磁干擾小、無噪聲、無火花等特點，可廣泛應用于航天、航海、家電、機床、通訊、化工、煤礦等工業自動化等領域。 固態繼電器的組成部分 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。目前已廣泛應用于計算機外圍接口設備，調溫、調速、調光、電機控制、電爐加溫控制、電力石化、醫療器械、金融設備、煤炭、儀器儀表、交通信號等領域。 固態繼電器有三部分組成：輸入電路，隔離(耦合)和輸出電路。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。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。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。交流輸出時，通常使用兩個可控硅或一個雙向可控硅，直流輸出時可使用雙極性器件或功率場效應管。 固態繼電器的優缺點 1、固態繼電器的優點 (1)高壽命，高可靠：固態繼電器沒有機械零部件，有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。固態繼電器 (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妙。 (4)電磁干擾小：固態繼電器沒有輸入“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。 2、固態繼電器的缺點 (1)導通后的管壓降大，可控硅或雙相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。固態繼電器 SSR/固態繼電器問題百解 與機械繼電器相比，使用SSR有什么優點呢？ 很多應用中，需要很快的切換功率元件（從幾瓦到到數千瓦）。一個很好的例子是溫控系統中的加熱器元件的控制。通過寬脈沖調幅調節輸入系統的加熱，周期地開關固定功率的加熱元件，從幾秒到幾分鐘。機械式繼電器具有有限的開關次數，因為它們的元件經過幾萬次之后就用壞了。SSR就沒有這些問題。如果應用得當，可以無限運行。 使用SSR有哪些限制呢？ 與機械式繼電器相比，SSR的限制非常少。首先，因為SSR是基于半導體的，所以既不能全路導通，又不能全路關斷。這意味著處于'on'狀態，有電流時，繼電器仍然具有內阻，使繼電器發熱。當處于'off'狀態，繼電器仍然具有少量的泄漏電流，通常幾毫安。電流泄漏可以用來保持某些負載不會關斷，特別是高阻抗時。另外，SSR對于電壓的瞬變非常敏感，盡管Opto22的繼電器都具有非常好的瞬變保護，如果繼電器經受足夠次數的沖擊時，也會損壞或降低性能。這就使得SSR用于驅動大電感機電負載時，例如有些螺線管或電動機時，不是特別理想的。SSR也絕不能應用于某些條件下，比如安全電源開關，因為即使在off狀態下，也存在泄漏電流。通過SSR的泄漏電流存在，也可能會出現高電壓。即使繼電器不傳導大電流，開關端也將會'發熱'，因此非常危險。 請問您制造多相繼電器嗎？ Opto22僅制造單相SSR。如果需要多相操作，每一相使用一個繼電器。由于SSR使用的半導體類型的限制，制造多相SSR是不實際的。然而，多相操作可以通過使用多個繼電器來實現。 可以將多個SSR并聯起來從而獲得較高的電流等級嗎？ 不行。沒有辦法能保證兩個或多個繼電器并聯使用時，會同時接通。對于每一個繼電器，輸出端都需要一個最小的電壓才能起作用。由于光電隔離的特性，觸點實際上是通過開關電路來供電的。一個繼電器先接通時，第二個繼電器會失去導通電壓，這樣它就不會接通了，或者至少要等到第一個繼電器不再攜帶很大的電流時才導通。 '過零'導通電路指的是什么呢？ 所謂'過零'是指，當加入控制信號，交流電壓過零時，SSR才會變為通態；而當斷開控制信號后，SSR要等待交流電的正半周與負半周的交界點(零電位)時，SSR才會變為斷態。如下圖所示。這種設計所產生的EMI/RFI噪聲也非常低，能防止產生高次諧波干擾和對電網的污染。所以只有在交流電壓的零電位點，ACSSR才會導通（有控制電壓信號）或關斷（無控制電壓信號）。所有的Opto22ACSSR都設有過零導通和關斷電路。當AC電壓為零時，沒有電流流過，這就使得繼電器中的半導體設備安全、容易的通斷。 可以使用ACSSR來控制DC嗎？ 不行。由于上面所述的過零電路，繼電器將永遠不會導通，即使通了，也關不了。因為DC電壓不可能降到零。 可以使用DCSSR來控制AC嗎？ 不行。用于Opto22DCSSR的半導體設備是極性的。當極性反轉，波形改變時，它將關斷或導通。 DCSSR可以用來控制模擬信號嗎？ 不推薦使用，原因很多。首先，通過繼電器的壓降將會導致信號丟失。其次，操作電壓和電流較低時，SSR的導通特點是非線性的。使用機械繼電器，效果會更好。 |
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