固态继电器的工作原理及作用 固态继电器的工作原理图

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固态继电器工作原理

根据查询百度百科得知，固态继电器工作原理如下：sB4星座分析

SSR按使用场合可以分成交流型和直流型两大类,它们分别在交流或直流电源上做负载的开关,不能混用。下面以交流型的SSR为例来说明它的工作原理,图1是它的工作原理框图,图1中的部件①～④构成交流SSR的主体,从整体上看,SSR只有两个输入端(A和B)及两个输出端(C和D),是一种四端器件。sB4星座分析

工作时只要在A、B上加上一定的控制信号,就可以控制C、D两端之间的“通”和“断”,实现“开关”的功能,其中耦合电路的功能是为A、B端输入的控制信号提供一个输入/输出端之间的通道,但又在电气上断开SSR中输入端和输出端之间的(电)联系,以防止输出端对输入端的影响,耦合电路用的元件是“光耦合器”,它动作灵敏、响应速度高、输入/输出端间的绝缘(耐压)等级高;由于输入端的负载是发光二极管,这使SSR的输入端很容易做到与输入信号电平相匹配,在使用时可直接与计算机输出接口相接,即受“1”与“0”的逻辑电平控制。触发电路的功能是产生合乎要求的触发信号,驱动开关电路④工作,但由于开关电路在不加特殊控制电路时,将产生射频干扰并以高次谐波或尖峰等污染电网,为此特设“过零控制电路”。所谓“过零”是指,当加入控制信号,交流电压过零时,SSR即为通态;而当断开控制信号后,SSR要等待交流电的正半周与负半周的交界点(零电位)时,SSR才为断态。这种设计能防止高次谐波的干扰和对电网的污染。吸收电路是为防止从电源中传来的尖峰、浪涌(电压)对开关器件双向可控硅管的冲击和干扰(甚至误动作)而设计的,一般是用“R-C”串联吸收电路或非线性电阻(压敏电阻器)。

固态继电器的作用是什么?内部是怎样的。

固态继电器（Solid State Relays,缩写SSR）是一种无触点电子开关，由分立元器件、膜固定电阻网络和芯片，采用混合工艺组装来实现控制回路（输入电路）与负载回路（输出电路）的电隔离及信号耦合，由固态器件实现负载的通断切换功能，内部无任何可动部件。尽管市场上的固态继电器型号规格繁多，但它们的工作原理基本上是相似的。主要由输入（控制）电路，驱动电路和输出（负载）电路三部分组成。sB4星座分析

固态继电器的输入电路是为输入控制信号提供一个回路，使之成为固态继电器的触发信号源。固态继电器的输入电路多为直流输入，个别的为交流输入。直流输入电路又分为阻性输入和恒流输入。阻性输入电路的输入控制电流随输入电压呈线性的正向变化。恒流输入电路，在输入电压达到一定值时，电流不再随电压的升高而明显增大，这种继电器可适用于相当宽的输入电压范围。sB4星座分析

固态继电器的驱动电路可以包括隔离耦合电路、功能电路和触发电路三部分。隔离耦合电路，目前多采用光电耦合器和高频变压器两种电路形式。常用的光电耦合器有光－三极管、光－双向可控硅、光－二极管阵列（光－伏）等。高频变压器耦合，是在一定的输入电压下，形成约10MHz的自激振荡，通过变压器磁芯将高频信号传递到变压器次级。功能电路可包括检波整流、过零、加速、保护、显示等各种功能电路。触发电路的作用是给输出器件提供触发信号。sB4星座分析

一、固态继电器的使用选型以及注意事项sB4星座分析

1.在选用小电流规格印刷电路板使用的固态继电器时，因引线端子为高导热材料制成,焊接时应在温度小于250℃、时间小于10S的条件下进行，如考虑周围温度的原因，必要时可考虑降额使用，一般将负载电流控制在额定值的1/2以内使用。sB4星座分析

2.各种负载浪涌特性对固态继电器SSR的选择sB4星座分析

被控负载在接通瞬间会产生很大的浪涌电流，由于热量来不及散发，很可能使SSR内部可控硅损坏,所以用户在选用继电器时应对被控负载的浪涌特性进行分析,然后再选择继电器。使继电器在保证稳态工作前提下能够承受这个浪涌电流，选择时可参考表2各种负载时的降额系数(常温下)。sB4星座分析

如所选用的继电器需在工作较频繁、寿命以及可靠性要求较高的场合工作时，则应在表2的基础上再乘以0.6以确保工作可靠。sB4星座分析

一般在选用时遵循上述原则，在低电压要求信号失真小可选用采用场效应管作输出器件的直流固态继器;如对交流阻性负载和多数感性负载，可选用过零型继电器，这样可延长负载和继电器寿命，也可减小自身的射频干扰。如作为相位输出控制时，应选用随机型固态继电器。sB4星座分析

3.使用环境温度的影响sB4星座分析

固态继电器的负载能力受环境温度和自身温升的影响较大，在安装使用过程中,应保证其有良好的散热条件，额定工作电流在10A以上的产品应配散热器，100A以上的产品应配散热器加风扇强冷。在安装时应注意继电器底部与散热器的良好接触，并考虑涂适量导热硅脂以达到最佳散热效果。sB4星座分析

如继电器长期工作在高温状态下(40℃~80℃)时，用户可根据厂家提供的最大输出电流与环境温度曲线数据，考虑降额使用来保证正常工作。sB4星座分析

4.过流、过压保护措施在继电器使用时，因过流和负载短路会造成SSR固态继电器内部输出可控硅永久损坏,可考虑在控制回路中增加快速熔断器和空气开关予以保护型(选择继电器应选择产品输出保护,内置压敏电阻吸收回路和RC缓冲器,可吸收浪涌电压和提高dv/dt耐量);也可在继电器输出端并接RC吸收回路和压敏电阻(MOV)来实现输出保护。选用原则是220V选用500V-600V压敏电阻，380V时可选用800V-900V压敏电阻。sB4星座分析

5.继电器输入回路信号sB4星座分析

在使用时因输入电压过高或输入电流过大超出其规定的额定参数时,可考虑在输入端串接分压电阻或在输入端口并接分流电阻,以使输入信号不超过其额定参数值。sB4星座分析

6在具体使用时,控制信号和负载电源要求稳定，波动不应大于10%，否则应采取稳压措施。sB4星座分析

7.在安装使用时应远离电磁干扰,射频干扰源，以防继电器误动失控。sB4星座分析

8.固态继电器开路且负载端有电压时,输出端会有一定的漏电流，在使用或设计时应注意。sB4星座分析

9.固态继电器失效更换时,应尽量选用原型号或技术参数完全相同的产品，以便与原应用线路匹配，保证系统的可靠工作。sB4星座分析

二、 固态继电器工作原理sB4星座分析

过零触发型AC—SSR为四端器件，其内部电路如图1所示。sB4星座分析

1、2为输入端，3、4为输出端。R0为限流电阻，光耦合器将输入与输出电路在电气上隔离开，V1构成反相器，R4、R5、V2和晶闸管V3组成过零检测电路，UR为双向整流桥，由V3和UR用以获得使双向晶闸管V4开启的双向触发脉冲，R3、R7为分流电阻，分别用来保护V3和V4，R8和C组成浪涌吸收网络，以吸收电源中带有的尖峰电压或浪涌电流，防止对开关电路产生冲击或干扰。sB4星座分析

要指出的是所谓“过零”并非真的必须是电源电压波形的零处，而一般是指在10～25V或-(10～25)V区域内进行触发，如图2所示。图中交流电压分三个区域，Ⅰ区为-10V～+10V范围，称为死区，在此区域中加入输入信号时不能使SSR导通。Ⅱ区为10～25V和-(10～25)V范围，称为响应区，在此区域内只要加入输入信号，SSR立即导通。Ⅲ区为幅值大于25V的范围，称为抑制区在此区域内加入输入信号，SSR的导通被抑制。sB4星座分析

当输入端未加电压信号时，光耦合器的光敏晶体管因未接收光而截止，V1饱和，V3和V4因无触发电压而截止，此时SSR关闭。当加入输入信号时，光耦合器中的发光二极管发光，光敏晶体管饱和，使V1截止。此时若V3两端电压在-(10～25)V或10～25V范围内时，只要适当选择分压电阻R4和R5，就可使V2截止，这样使V3触发导通，从而使V4的控制极上得到从R6→UR→V3→UR→R7或反方向的触发脉冲，而使V4导通，使负载接通交流电源。而若交流电压波形在图2中的Ⅲ区内时，则因V2饱和而抑制V3和V4的导通，而使SSR被抑制，从而实现了过零触发控制。由于10～25V幅值与电源电压幅值相比可近似看作“零”。因此，一般就将过零电压粗略地定义为0～±25V，即认为在此区域内，只要加入输入信号，过零触发型AC—SSR都能导通。sB4星座分析

当输入端电压信号撤除后，光耦合器中的光敏晶体管截止，V1饱和，V3截止，但此时V4仍保持导通，直到负载电流随电源电压减小到小于双向晶闸管的维持电流时，SSR才转为截止。sB4星座分析

SSR的输出端器件可分为双向晶闸管和两只单向晶闸管反并联形式。若负载为电动机一类的感性负载，则其静态电压上升率dv/dt是一个重要参数。由于单向晶闸管静态电压上升率(200V/μs)大大高于双向晶闸管的换向指标(10V/μs)，因此若采用两只大功率单向晶闸管反并联代替双向晶闸管，一方面可提高输出功率;另一方面也可提高耐浪涌电流的冲击能力，这种SSR称为增强型SSR。sB4星座分析

三、固态继电器的优缺点分析sB4星座分析

1，固体继电器的优点sB4星座分析

(1)高寿命,高可靠sB4星座分析

固体继电器SSR没有机械运动零部件,由固体器件完成触电功能,由于没有运动的零部件,因此能在高冲击震动的环境工作,由于组成固态继电器的元器件的固有特性,决定了固体继电器的寿命长、可靠性高。sB4星座分析

(2)灵敏度高、控制功率小、电磁兼容性好sB4星座分析

固体继电器的输入电压范围较宽，驱动功率低，可与大多数逻辑集成电路兼容不需要加缓冲器或驱动器。sB4星座分析

(3)快速转换sB4星座分析

固体继电器因为采用固体器件，所以切换速度可以从几毫米至几微米。sB4星座分析

(4)电磁干扰小sB4星座分析

固体继电器没有输入线圈，没有触点燃弧和回跳，因此减少了电磁干扰。大多数交流输出固体继电器输出是一个零电压开关，在零电压处导通，零电流处关断，减少了射频干扰。sB4星座分析

2，固体继电器的缺点sB4星座分析

(1)导通后的管压降大，可控哇或双向控哇的正向降压，可达1~2V，大功率晶体管的饱和压降也在1~2之间，一般功率场效应管的导通电阻也较机械触点的接触电阻大。sB4星座分析

(2)半导体器件关断后仍可有数微安至数毫安的漏电流，因此不能实现理想的电隔离。sB4星座分析

(3)由于管压降大，导通后的功耗和发热量也大，大功率固体继电器的体积远远大于同容量的电磁继电器，其输出功率与环境和外壳温度有关。sB4星座分析

(4)电子元、器件的温度特性和电子路线的抗干扰能力较差，耐辐射能力也较差，如不采取有效措施，则工作可靠性低。sB4星座分析

(5)通常固体继电器设计成单刀单掷形式，这样比较容易实现，多组和多组转换结构需要用几个相互连接和适当连锁的固体继电器，这些固体继电器基本上是积木式堆叠在一起，形成一个占地较大空间的复杂装置。大功率固体继电器，由于需用散热片，就进一步增加了所有空间和成本。sB4星座分析

(6)通常用于功率控制的固体继电器是针对负载或设计成交流输出或设计成直流输出，而不设计成既和用于交流负载，又可用于支流负载。sB4星座分析

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