固態(tài)繼電器SSR（Solid state releys）是一種無觸點(diǎn)通斷電子開關(guān)，為四端有源器件。其中兩個(gè)端子為輸入控制端，另外兩端為輸出受控端，中間采用光電隔離，作為輸入輸出之間電氣隔離（浮空）。在輸入端加上直流或脈沖信號(hào)，輸出端就能從關(guān)斷狀態(tài)轉(zhuǎn)變成導(dǎo)通狀態(tài)（無信號(hào)時(shí)呈阻斷狀態(tài)），從而控制較大負(fù)載。整個(gè)器件無可動(dòng)部件及觸點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)相當(dāng)于常用的機(jī)械式電磁繼電器一樣的功能。 由于固態(tài)繼電器是由固體元件組成的無觸點(diǎn)開關(guān)元件，所以與電磁繼電器相比具有工作可靠、壽命長(zhǎng)，對(duì)外界干擾小，能與邏輯電路兼容、抗干擾能力強(qiáng)、開關(guān)速度快和使用方便等一系列優(yōu)點(diǎn)，因而具有很寬的應(yīng)用領(lǐng)域，有逐步取代傳統(tǒng)電磁繼電器之勢(shì)，并可進(jìn)一步擴(kuò)展到傳統(tǒng)電磁繼電器無法應(yīng)用的計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域。

　　固態(tài)繼電器的電氣特性：

　　1. 浪涌電流（電網(wǎng)一周） 700％ 輸出通態(tài)壓降 1.5V

　　2. 普通型SSR靜態(tài)電壓上升率 dvs/dt 100v/us 絕緣電阻（輸入、輸出及外殼 ）100MΩ

　　3. 普通型SSR換向電壓上升率 dvs/dt 10v/us 絕緣電壓（輸入，輸出及外殼）2000VAC

　　4. 增強(qiáng)型SSR靜態(tài)電壓上升率 dvs/dt 100v/us 使用溫度范圍 －40℃－＋80℃

　　5. 增強(qiáng)型SSR換向電壓上升率 dvs/dt 100v/us 過零型SSR開啟最大延時(shí) 10ms

　　6. 漏電流（無RC吸收回路） 小于1mA SSR關(guān)斷最大延時(shí) 10mA

　　7. 過零型SSR過零區(qū)域 15V 電網(wǎng)頻率 50HZ60HZ

　　電網(wǎng)頻率：

　　SSR應(yīng)用于50HZ或60HZ的工頻電網(wǎng)上，不宜低頻或高次諧波分量大的場(chǎng)合，如變頻器輸出端有多組負(fù)載需要分別切換，采用SSR作為開關(guān)則可能由于高次諧波使其不能可靠關(guān)斷，并且高次諧波還可能使SSR內(nèi)部的RC吸收回路因過熱而爆炸。

　　如何合理選擇固態(tài)繼電器的型號(hào)規(guī)格：

　　主要是選取適當(dāng)?shù)念~定電流的固態(tài)繼電器（SSR）除特別說明以外，整流、可控等功率模塊亦然。

　　根據(jù)不同的負(fù)載類型來選用SSR的額定電流。阻性負(fù)載、感性負(fù)載和容性負(fù)載在剛起動(dòng)時(shí)瞬時(shí)電流較大。即使是純阻性，由于具有正溫度系數(shù)，冷態(tài)時(shí)電阻值較小，因而有較大的起動(dòng)電流。電爐剛接通時(shí)電流為穩(wěn)定時(shí)的1.3—1.4倍。白熾燈接通時(shí)電流為穩(wěn)態(tài)10倍。有些金屬鹵化物燈不但開啟時(shí)間長(zhǎng)達(dá)10分鐘，而且有高達(dá)100倍穩(wěn)態(tài)時(shí)的脈沖電流。

　　異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流為額定值的5—7倍，直流電機(jī)起動(dòng)電流還要大。不但如此，感性負(fù)載還具有較高的反電勢(shì)。這是一個(gè)不定值，隨L和di/dt的不同而不同。通常為電源電壓的1—2倍，這樣和電源電壓疊加。有高達(dá)三倍的電源電壓。容性負(fù)載具有更大的危險(xiǎn)性，因?yàn)槠饎?dòng)時(shí)，由于電容器兩端的電壓不能突變，電容器（負(fù)載）相當(dāng)于短路。這種負(fù)載在選型時(shí)更要特別注意。

　　需要特別指出的是用戶不要將SSR的浪涌電流值作為選擇負(fù)載起動(dòng)電流的依據(jù)。SSR的浪涌電流值是以晶閘管浪涌電流為標(biāo)準(zhǔn)的。它的前提條件是半個(gè)（或一個(gè)）電源周波。即10或20ms。而前述啟動(dòng)過程，少則幾百毫秒、幾分鐘，多則高達(dá)10分鐘。這點(diǎn)務(wù)必敬請(qǐng)高度注意。

　　1. 在選用小電流規(guī)格印刷電路板使用的固態(tài)繼電器時(shí)，因引線端子為高導(dǎo)熱材料制成，焊接時(shí)應(yīng)在溫度小于250℃、時(shí)間小于10S的條件下進(jìn)行，如考慮周圍溫度的原因，必要 時(shí)可考慮降額使用，一般將負(fù)載電流控制在額定值的 1/2以內(nèi)使用。

　　2. 各種負(fù)載浪涌特性對(duì)固態(tài)繼電器SSR的選擇 被控負(fù)載在接通瞬間會(huì)產(chǎn)生很大的浪涌電流，由于熱量來不及散發(fā)，很可能使SSR內(nèi)部可控硅損壞，所以用戶在選用繼電器時(shí)應(yīng)對(duì)被控負(fù)載的浪涌特性進(jìn)行分析，然后再選擇繼電器。使繼電器在保證穩(wěn)態(tài)工作前提下能夠承受這個(gè)浪涌電流，選擇時(shí)可參考表2各種負(fù) 載時(shí)的降額系數(shù)（常溫下）。 如所選用的繼電器需在工作較頻繁、壽命以及可靠性要求較高的場(chǎng)合工作時(shí)，則應(yīng)在表 2的基礎(chǔ)上再乘以0.6以確保工作可靠。 一般在選用時(shí)遵循上述原則，在低電壓要求信號(hào)失真小可選用采用場(chǎng)效應(yīng)管作輸出器件的直流固態(tài)繼器；如對(duì)交流阻性負(fù)載和多數(shù)感性負(fù)載，可選用過零型繼電器，這樣可延長(zhǎng)負(fù)載和繼電器壽命，也可減小自身的射頻干擾。如作為相位輸出控制時(shí)，應(yīng)選用隨機(jī)型固態(tài)繼 電器。

　　3. 使用環(huán)境溫度的影響 固態(tài)繼電器的負(fù)載能力受環(huán)境溫度和自身溫升的影響較大，在安裝使用過程中，應(yīng)保證其有良好的散熱條件，額定工作電流在10A以上的產(chǎn)品應(yīng)配散熱器，100A以上的產(chǎn)品應(yīng)配散熱器加風(fēng)扇強(qiáng)冷 。在安裝時(shí)應(yīng)注意繼電器底部與散熱器的良好接觸 ，并考慮涂適量導(dǎo)熱 硅脂以達(dá)到最佳散熱效果。 如繼電器長(zhǎng)期工作在高溫狀態(tài)下（40℃~80℃）時(shí)，用戶可根據(jù)廠家提供的最大輸出電流 與環(huán)境溫度曲線數(shù)據(jù)，考慮降額使用來保證正常工作。

　　4. 過流、過壓保護(hù)措施 在繼電器使用時(shí)，因過流和負(fù)載短路會(huì)造成SSR固態(tài)繼電器內(nèi)部輸出可控硅永久損壞 ，可考慮在控制回路中增加快速熔斷器和空氣開關(guān)予以保護(hù)型（選擇繼電器應(yīng)選擇產(chǎn)品輸出保護(hù)，內(nèi)置壓敏電阻吸收回路和RC緩沖器，可吸收浪涌電壓和提高 dv/dt耐量）；也可在繼電器輸出端并接 RC吸收回路和壓敏電阻（MOV）來實(shí)現(xiàn)輸出保護(hù)。選用原則是220V選用 500V-600V壓敏電阻，380V時(shí)可選用800V-900V壓敏電阻。

　　5. 繼電器輸入回路信號(hào) 在使用時(shí)因輸入電壓過高或輸入電流過大超出其規(guī)定的額定參數(shù)時(shí)，可考慮在輸入端串 接分壓電阻或在輸入端口并接分流電阻，以使輸入信號(hào)不超過其額定參數(shù)值。

　　6 在具體使用時(shí)，控制信號(hào)和負(fù)載電源要求穩(wěn)定，波動(dòng)不應(yīng)大于10%，否則應(yīng)采取穩(wěn)壓 措施。

　　7. 在安裝使用時(shí)應(yīng)遠(yuǎn)離電磁干擾，射頻干擾源，以防繼電器誤動(dòng)失控。

　　8. 固態(tài)繼電器開路且負(fù)載端有電壓時(shí)，輸出端會(huì)有一定的漏電流，在使用或設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意。

　　9. 固態(tài)繼電器失效更換時(shí)，應(yīng)盡量選用原型號(hào)或技術(shù)參數(shù)完全相同的產(chǎn)品，以便與原應(yīng) 用線路匹配，保證系統(tǒng)的可靠工作。

　　根據(jù)固態(tài)繼電器的輸出方式不同，我們一般把固態(tài)分為：

　　（1）過零型交流固態(tài)繼電器

　　（2）隨機(jī)型交流固態(tài)繼電器

　　（3）峰值型交流固態(tài)繼電器

　　（4）直流固態(tài)繼電器

　　（5）模擬量調(diào)節(jié)模塊

　　為了給某一實(shí)際的運(yùn)用確定出適當(dāng)?shù)腟SR，重要的是要考慮以下幾點(diǎn)要求：

　　負(fù)載電壓－交流或直流

　　負(fù)載電流－最大和最小電流?

　　負(fù)載類型－阻性、感性或容性?

　　控制電壓－交流或直流?

　　環(huán)境溫度－在降低定額值和散熱片計(jì)算時(shí)需要?

　　安裝方式－PCB、面板或DIN

　　導(dǎo)軌安裝 國際認(rèn)證－UL、CSA、VDE、TUV等等?

　　在許多情況下，負(fù)載功率將限定SSR是采用PCB、面板或是DIN導(dǎo)軌安裝，在大于5－7A的負(fù)載時(shí)，一定需要采用散熱方法來去除SSR本身的發(fā)熱量。

　　SSR 的負(fù)載電壓通常是指加至SSR輸出端的穩(wěn)態(tài)電壓。而瞬態(tài)電壓則是指SSR輸出端可以承受的最大電壓。在使用中，一定要保證加至SSR輸出端的最大峰值電壓低于SSR的瞬態(tài)電壓值。在切換交流感性負(fù)載、單相電機(jī)和三相電機(jī)負(fù)載，或給這些電路上電時(shí)，SSR輸出端可能出現(xiàn)兩倍于電源電壓峰值的電壓。對(duì)于此類負(fù)載，選型時(shí)應(yīng)給固態(tài)繼電器的輸出電壓留出一定余量。

　　SSR的輸出電流通常是指流經(jīng)SSR輸出端的穩(wěn)態(tài)電流。但是由于感性負(fù)載、容性負(fù)載引起的浪涌電流問題以及電源自身的浪涌電流問題，在選型時(shí)應(yīng)當(dāng)給固態(tài)繼電器的輸出電流留出一定余量。對(duì)于感性負(fù)載和容性負(fù)載，

　　當(dāng)交流固態(tài)繼電器在關(guān)斷時(shí)，有較大的dv/dt （電壓指數(shù)上升率）加至繼電器輸出端，為此應(yīng)選用dv/dt較高的固態(tài)繼電器。

　　固態(tài)繼電器的合理選擇

　　在使用中流過繼電器輸出端的穩(wěn)態(tài)電流不得超過額定輸出電流，可能出現(xiàn)的浪涌電流不得超過繼電器的過載能力。 幾乎所有的負(fù)載工作時(shí)都有浪涌電流，如電熱元件，盡管它時(shí)純電阻性負(fù)載，具有正穩(wěn)定系數(shù)，低溫時(shí)電阻較小，因而啟動(dòng)時(shí)電流就較大。 下表給出考慮繼電器過載能力和負(fù)載浪涌電流后，常溫下各種負(fù)載的穩(wěn)壓電流對(duì)固態(tài)繼電器額定輸出電流的降額系數(shù)推薦。

　　表中單相，三相電機(jī)降額系數(shù)的較小值，對(duì)應(yīng)著大慣性負(fù)載，當(dāng)繼電器處于頻繁操作和要求長(zhǎng)壽命，高可靠的應(yīng)用場(chǎng)合，還應(yīng)對(duì)表中的降額系 再乘以0。6，繼電器的負(fù)載控制電流也不應(yīng)低于繼電器的最小輸出電流否則繼電器會(huì)不接通或不正常輸出，所以只能用繼電器適用的輸出電壓，輸出電流測(cè)試電流測(cè)試固態(tài)繼電器的接通和關(guān)斷。

　　輸出電壓：

　　負(fù)載電源的電壓不能超過繼電器的額定輸出電壓，也不能低于規(guī)定的最小輸出電壓。在使用中，單相，三相電機(jī)負(fù)載或這些負(fù)載電路上電時(shí)繼電器輸出端都可能要承受兩倍或高于兩倍的電源電壓峰值的電壓選取繼電器時(shí)要給予充分的考慮。

　　輸入特性：

　　輸入的控制電壓3－32V較寬的電壓，直流、交流單相固態(tài)繼電器的輸入電流一般在10mA 左右。三相固態(tài)繼電器的輸入電流一般在30mA左右（可以定制在15mA以下）交流固態(tài)繼電器的控制操作頻率一般不超過10HZ，直流固態(tài)繼電器控制信號(hào)周期應(yīng)大于繼電器接通，關(guān)斷時(shí)間之和的五倍 固態(tài)繼電器的負(fù)載能力同環(huán)境溫度相關(guān)。當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，SSR的負(fù)載能力隨之下降，同時(shí)，選擇SSR的額定電流，要留有充分的余量，當(dāng)環(huán)境溫度較高時(shí)，更須注意這一點(diǎn)。

　　注意事項(xiàng)：

　　安全操作；維修人員必須首先切端電源，才能檢查輸出線路，尤其對(duì)KR系列調(diào)壓模塊和KL半波調(diào)壓模塊。，因輸入。輸出端沒有隔離，輸入端帶電的。

　　額定電流的選擇：

　　由于晶閘管模塊的過載能力比一般電磁元件小，為提高長(zhǎng)期工作可靠性，合理的留有電流余量是必要地，對(duì)于一般負(fù)載（電阻型）額定有效值工作電流可按表稱值地60％來選擇，但必須考慮一些特殊負(fù)載條件，以避免過大的沖擊電流和過電壓對(duì)器件性能造成不必要的損害。白熾燈，電爐等類的“冷阻”特性造成開通瞬間的浪涌電流超過額定工作電源的數(shù)倍。某些類型的燈在燒斷瞬間會(huì)出現(xiàn)低阻抗，氣體和放電通道以及容性負(fù)載和切換電容器造成瞬間短路，可在線路中進(jìn)一步串連電阻或電感作為限流措施，馬達(dá)的開啟，堵轉(zhuǎn)，關(guān)閉等也會(huì)產(chǎn)生較大的沖擊電流和電壓，中間繼電器，電磁閥吸合不可靠時(shí)引起抖動(dòng)，以及電容換相電機(jī)，換相時(shí)電容充電電壓和輸入電源的疊加會(huì)在SSR兩端造成二倍高電壓。

　　例如：SSR用于電力電容器投切控制的規(guī)則是：

　　（1）電感限流

　　（2）投切前、放電電容的殘余電壓，此時(shí)，變壓器的次級(jí)負(fù)載不能開路，三相負(fù)載要平衡，調(diào)壓電路采用緩啟動(dòng)和緩關(guān)斷，能避免電源合閘或斷電引起的瞬間浪涌電壓，浪涌電流異常

　　負(fù)載與SSR的選擇

　　SSR對(duì)一般的負(fù)載應(yīng)是沒有問題的，但也必須考慮一些特殊的負(fù)載條件，以避免過大的沖擊電流和過電壓，對(duì)器件性能造成不必要的損壞。白熾燈、電爐等類的“冷阻”特性，造成開通瞬間的浪涌電流，超過額定工作電流值數(shù)倍。一般普通型SSR，可按電流值的2/3選用。增強(qiáng)型SSR，可按廠商提供的參數(shù)選用。在惡劣條件下的工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)，建議留有足夠的電壓、電流余量。

　　某些類型的燈，在燒斷瞬間會(huì)出現(xiàn)低阻抗。氣化和放電通道以及容性負(fù)載，如切換電容器組或電容器電源，會(huì)造成類似短路狀態(tài)。可在線路中進(jìn)一步串聯(lián)電阻或電感，作為限流措施。電機(jī)的開啟和關(guān)閉，也會(huì)產(chǎn)生較大的沖擊電流和電壓。中間繼電器、電磁閥吸合不可靠時(shí)引起的抖動(dòng)，以及電容換向式電機(jī)換向時(shí)，電容電壓 和電源電壓的疊加會(huì)在SSR兩端產(chǎn)生二倍電源的浪涌電壓。

　　控制變壓器初級(jí)時(shí)，也應(yīng)考慮次級(jí)線路上的瞬態(tài)電壓對(duì)初級(jí)的影響。此外，變壓器也有可能因?yàn)閮蓚€(gè)方向電流不對(duì)稱，造成飽和引起的浪涌電流異常現(xiàn)象。上述情況，使SSR在特殊負(fù)載的應(yīng)用，多少變得有點(diǎn)復(fù)雜。可行的辦法，就是通過示波器去測(cè)量可能引起的浪涌電流和電壓，從而選用合適的SSR和保護(hù)措施。

　　被控負(fù)載在接通瞬間會(huì)產(chǎn)生很大的浪涌電流，由于熱量來不及散發(fā)，很可能使SSR內(nèi)部可控硅損壞，所以用戶在選用繼電器時(shí)應(yīng)對(duì)被控負(fù)載的浪涌特性進(jìn)行分析，然后再選擇繼電器。使繼電器在保證穩(wěn)態(tài)工作前提下能夠承受這個(gè)浪涌電流，選擇時(shí)可參考表2各種負(fù)載時(shí)的降額系數(shù)（常溫下）。

　　如所選用的繼電器需在工作較頻繁、壽命以及可靠性要求較高的場(chǎng)合工作時(shí)，則應(yīng)在表2的基礎(chǔ)上再乘以0.6以確保工作可靠。一般在選用時(shí)遵循上述原則，在低電壓要求信號(hào)失真小可選用采用場(chǎng)效應(yīng)管作輸出器件的直流固態(tài)繼電器；如對(duì)交流阻性負(fù)載和多數(shù)感性負(fù)載，可選用過零型繼電器，這樣可延長(zhǎng)負(fù)載和繼電器壽命，也可減小自身的射頻干擾。如作為相位輸出控制時(shí)，應(yīng)選用隨機(jī)型固態(tài)繼電器。

　　工作中的主要問題：

　　固態(tài)繼電器開路且負(fù)載端有電壓時(shí)，輸出端會(huì)有一定的漏電流，在使用或設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意防止觸電。固態(tài)繼電器失效更換時(shí)，應(yīng)盡量選用原型號(hào)或技術(shù)參數(shù)完全相同的產(chǎn)品，以便與原應(yīng)用線路匹配，保證系統(tǒng)的可靠工作。

　　過熱：

　　SSR在導(dǎo)通時(shí)，元件將承受P=V（管壓降）×I（負(fù)載）的耗散功率，其中V有效值和I有效值分別為飽和壓降和工作電流的有效值。固態(tài)繼電器的負(fù)載能力受環(huán)境溫度和自身溫升的影響較大，需依據(jù)實(shí)際工作環(huán)境條件，嚴(yán)格參照額定工作電流時(shí)允許的外殼溫升（75℃），合理選用散熱器尺寸或降低電流使用，在安裝使用過程中，應(yīng)保證其有良好的散熱條件，否則將因過熱引起失控，甚至造成產(chǎn)品損壞。

　　一般而言，10A以下，可采用散熱條件良好的儀器底板，額定工作電流在10A以上的產(chǎn)品應(yīng)配散熱器，30A以下，采用自然風(fēng)冷，連續(xù)負(fù)載電流大于30A時(shí)，需采用儀器風(fēng)扇強(qiáng)制風(fēng)冷，100A以上的產(chǎn)品應(yīng)配散熱器加風(fēng)扇強(qiáng)冷。在安裝時(shí)應(yīng)注意繼電器底部與散熱器的良好接觸 ，并考慮涂適量導(dǎo)熱硅脂以達(dá)到最佳散熱效果。如繼電器長(zhǎng)期工作在高溫狀態(tài)下（40℃~80℃）時(shí)，用戶可根據(jù)廠家提供的最大輸出電流與環(huán)境溫度曲線數(shù)據(jù)，考慮降額使用來保證正常工作。

　　固態(tài)繼電器發(fā)熱原因：

　　固態(tài)繼電器即在正常工作的時(shí)候，在其內(nèi)部芯片上存在一定的功率損耗，這個(gè)損耗功率主要由固態(tài)繼電器輸出電壓降與負(fù)載電流乘積決定，以發(fā)熱的形式消耗掉。因此散熱的好壞直接影響到固態(tài)繼電器工作的可靠性，優(yōu)良的熱學(xué)設(shè)計(jì)可避免由于散熱不良造成的失敗和損壞。

　　過流過壓：

　　在繼電器使用時(shí)，因過流和負(fù)載短路會(huì)造成SSR固態(tài)繼電器內(nèi)部輸出可控硅永久損壞，可考慮在控制回路中增加快速熔斷器和空氣開關(guān)予以保護(hù)型（選擇繼電器應(yīng)選擇產(chǎn)品輸出保護(hù)，內(nèi)置壓敏電阻吸收回路和RC緩沖器，可吸收浪涌電壓和提高dv/dt耐量）；快速熔斷器和空氣開關(guān)，是通用的過電流保護(hù)方法。快速熔斷器可按額定工作電流的1.2倍選擇，一般小容量可選用保險(xiǎn)絲。特別注意負(fù)載短路，是造成SSR產(chǎn)品損壞的主要原因。

　　感性及容性負(fù)載，除內(nèi)部RC電路保護(hù)外，建議采用壓敏電阻并聯(lián)在輸出端，作為組合保護(hù)。金屬氧化鋅壓敏電阻（MOV）面積大小決定吸收功率，厚度決定保護(hù)電壓值。交流220V的SSR，選用MYH12-430V的壓敏電阻；380V選用MYH12-750V壓敏電阻；較大容量的電機(jī)變壓器應(yīng)選用MYH20或MYH2024通流容量大的壓敏電阻。選用原則是220V選用500V-600V壓敏電阻，380V時(shí)可選用800V-900V壓敏電阻。