固態(tài)繼電器(SSR)的定義：

固態(tài)繼電器(SOLIDSTATE RELAYS，簡寫為“SSR”)是一種全部由固態(tài)電子元件組成的新型無觸點開關器件，它利用電子元件(如開關三極管、雙向可控硅等半導體器件)的開關特性，可達到無觸點無火花地接通和斷開電路的目的，因此又被稱為“無觸點開關”“無觸點接觸器”。固態(tài)繼電器問世于70年代，由于它的無觸點工作特性，使其在許多領域的電控及計算機控制方面得到日益廣范的應用。

固態(tài)繼電器(SSR)的原理及結構

固態(tài)繼電器(SSR)按使用場合可以分成交流型和直流型兩大類，它們分別在交流或直流電源上做負載的開關，不能混用。

我們以交流型的固態(tài)繼電器SSR為例來說明它的工作原理，圖1是它的工作原理框圖，圖1中的部件①-④構成交流SSR的主體，從整體上看，SSR只有兩個輸入端(A和B)及兩個輸出端(C和D)，是一種四端器件。工作時只要在A、B上加上一定的控制信號，就可以控制C、D兩端之間的“通”和“斷”，實現“開關”的功能，其中耦合電路的功能是為A、B端輸入的控制信號提供一個輸入/輸出端之間的通道，但又在電氣上斷開SSR中輸入端和輸出端之間的(電)聯系， 以防止輸出端對輸入端的影響，耦合電路用的元件是“光耦合器”，它動作靈敏、響應速度高、輸入/輸出端間的絕緣(耐壓)等級高；由于輸入端的負載是發(fā)光二極管，這使SSR的輸入端很容易做到與輸入信號電平相匹配，在使用可直接與計算機輸出接口相接，即受“1”與“0”的邏輯電平控制。觸發(fā)電路的功能是產生合乎要求的觸發(fā)信號，驅動開關電路④工作，但由于開關電路在不加特殊控制電路時，將產生射頻干擾并以高次諧波或尖峰等污染電網，為此特設“過零控制電路”。所謂“過零”是指，當加入控制信號，交流電壓過零時，SSR即為通態(tài)；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才為斷態(tài)。這種設計能防止高次諧波的干擾和對電網的污染。吸收電路是為防止從電源中傳來的尖峰、浪涌(電壓)對開關器件雙向可控硅管的沖擊和干擾(甚至誤動作)而設計的，一般是用“R-C”串聯吸收電路或非線性電阻(壓敏電阻器)。

圖2 一種典型的交流型SSR的電原理圖

圖3

直流型的SSR與交流型的SSR相比，無過零控制電路，也不必設置吸收電路，開關器件一般用大功率開關三極管，其它工作原理相同。不過，直流型SSR在使用時應注意：

①負載為感性負載時，如直流電磁閥或電磁鐵，應在負載兩端并聯一只二極管，極性如圖3所示，二極管的電流應等于工作電流，電壓應大于工作電壓的4倍。

②SSR工作時應盡量把它靠近負載，其輸出引線應滿足負荷電流的需要。③使用電源屬經交流降壓整流所得的，其濾波電解電容應足夠大。

圖4  幾種國內、外常見的SSR的外形

固態(tài)繼電器(SSR)的特點

固態(tài)繼電器SSR成功地實現了弱信號(Vsr)對強電(輸出端負載電壓)的控制。由于光耦合器的應用，使控制信號所需的功率極低(約十余毫瓦就可正常工作)，而且Vsr所需的工作電平與TTL、HTL、CMOS等常用集成電路兼容，可以實現直接聯接。這使SSR在數控和自控設備等方面得到廣泛應用。在相當程度上可取代傳統(tǒng)的“線圈—簧片觸點式”繼電器(簡稱“MER”)。 SSR由于是全固態(tài)電子元件組成，與MER相比，它沒有任何可動的機械部件，工作中也沒有任何機械動作；SSR由電路的工作狀態(tài)變換實現“通”和“斷”的開關功能，沒有電接觸點，所以它有一系列MER不具備的優(yōu)點，即工作高可靠、長壽命(有資料表明SSR的開關次數可達108-109次，比一般MER的106高幾百倍)；無動作噪聲；耐振耐機械沖擊；安裝位置無限制；很容易用絕緣防水材料灌封做成全密封形式，而且具有良好的防潮防霉防腐性能；在防爆和防止臭氧污染方面的性能也極佳。

這些特點使SSR可在軍事(如飛行器、火炮、艦船、車載武器系統(tǒng))、化工、井下采煤和各種工業(yè)民用電控設備的應用中大顯身手，具有超越MER的技術優(yōu)勢。交流型SSR由于采用過零觸發(fā)技術，因而可以使SSR安全地用在計算機輸出接口上，不必為在接口上采用MER而產生的一系列對計算機的干擾而煩惱。此外，SSR還有能承受在數值上可達額定電流十倍左右的浪涌電流的特點。表1 參數名稱(單位) 參數值 最小 典型 最大 輸入端直流控制電壓(V) 3.2 14 輸入電流(mA) 20 接通電壓(V) 3.2 關斷電壓(V) 1.5 反極向保護電壓(V) 　 15 絕緣電阻(Ω) 109 介質耐壓(V) 1500 輸出端額定輸出電壓(V) 25 250 額定輸出電流(A) 10 浪涌電流(A) 100 過零電壓(V) ±15 輸出壓降(V) 2.0 輸出漏電流(mA) 10 接通電間(mS） 10 關斷時間(mS) 10 工作頻率(Hz) 47 70 功率損耗(W) 1.5 關斷dV/dt(V/μs) 200 晶閘管結溫℃ 110 工作溫度(℃) -20 +80。