固態(tài)繼電器原理及特點(diǎn)

固態(tài)繼電器(Solid State Relay,縮寫(xiě)SSR)，是由微電子電路，分立電子器件，電力電子功率器件組成的無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)。用隔離器件實(shí)現(xiàn)了控制端與負(fù)載端的隔離。固態(tài)繼電器的輸入端用微小的控制信號(hào)，達(dá)到直接驅(qū)動(dòng)大電流負(fù)載。

固態(tài)繼電器(SOLIDSTATERELAYS,以下簡(jiǎn)寫(xiě)成“SSR”),是一種全部由固態(tài)電子元件組成的新型無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)器件,它利用電子元件(如開(kāi)關(guān)三極管、雙向可控硅等半導(dǎo)體器件)的開(kāi)關(guān)特性,可達(dá)到無(wú)觸點(diǎn)無(wú)火花地接通和斷開(kāi)電路的目的,因此又被稱為“無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)”。固態(tài)繼電器是一種四端有源器件,其中兩個(gè)端子為輸入控制端,另外兩端為輸出受控端.它既有放大驅(qū)動(dòng)作用,又有隔離作用,很適合驅(qū)動(dòng)大功率開(kāi)關(guān)式執(zhí)行機(jī)構(gòu),較之電磁繼電器可靠性更高,且無(wú)觸點(diǎn)、壽命長(zhǎng)、速度快,對(duì)外界的干擾也小,已被得到廣泛應(yīng)用.

SSR按使用場(chǎng)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(fù)載的開(kāi)關(guān),不能混用。下面以交流型的SSR為例來(lái)說(shuō)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(gòu)成交流SSR的主體,從整體上看,SSR只有兩個(gè)輸入端(A和B)及兩個(gè)輸出端(C和D),是一種四端器件。

工作時(shí)只要在A、B上加上一定的控制信號(hào),就可以控制C、D兩端之間的“通”和“斷”,實(shí)現(xiàn)“開(kāi)關(guān)”的功能,其中耦合電路的功能是為A、B端輸入的控制信號(hào)提供一個(gè)輸入/輸出端之間的通道,但又在電氣上斷開(kāi)SSR中輸入端和輸出端之間的(電)聯(lián)系,以防止輸出端對(duì)輸入端的影響,耦合電路用的元件是“光耦合器”,它動(dòng)作靈敏、響應(yīng)速度高、輸入/輸出端間的絕緣(耐壓)等級(jí)高;由于輸入端的負(fù)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(hào)電平相匹配,在使用時(shí)可直接與計(jì)算機(jī)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(chǎn)生合乎要求的觸發(fā)信號(hào),驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)電路④工作,但由于開(kāi)關(guān)電路在不加特殊控制電路時(shí),將產(chǎn)生射頻干擾并以高次諧波或尖峰等污染電網(wǎng),為此特設(shè)“過(guò)零控制電路”。所謂“過(guò)零”是指,當(dāng)加入控制信號(hào),交流電壓過(guò)零時(shí),SSR即為通態(tài);而當(dāng)斷開(kāi)控制信號(hào)后,SSR要等待交流電的正半周與負(fù)半周的交界點(diǎn)(零電位)時(shí),SSR才為斷態(tài)。這種設(shè)計(jì)能防止高次諧波的干擾和對(duì)電網(wǎng)的污染。吸收電路是為防止從電源中傳來(lái)的尖峰、浪涌(電壓)對(duì)開(kāi)關(guān)器件雙向可控硅管的沖擊和干擾(甚至誤動(dòng)作)而設(shè)計(jì)的,一般是用“R-C”串聯(lián)吸收電路或非線性電阻(壓敏電阻器)。

專用的固態(tài)繼電器可以具有短路保護(hù)，過(guò)載保護(hù)和過(guò)熱保護(hù)功能，與組合邏輯固化封裝就可以實(shí)現(xiàn)用戶需要的智能模塊，直接用于控制系統(tǒng)中。固態(tài)繼電器已廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)外圍接口設(shè)備、恒溫系統(tǒng)、調(diào)溫、電爐加溫控制、電機(jī)控制、數(shù)控機(jī)械，遙控系統(tǒng)、工業(yè)自動(dòng)化裝置;信號(hào)燈、調(diào)光、閃爍器、照明舞臺(tái)燈光控制系統(tǒng);儀器儀表、醫(yī)療器械、復(fù)印機(jī)、自動(dòng)洗衣機(jī);自動(dòng)消防，保安系統(tǒng)，以及作為電網(wǎng)功率因素補(bǔ)償?shù)碾娏﹄娙莸那袚Q開(kāi)關(guān)等等，另外在化工、煤礦等需防爆、防潮、防腐蝕場(chǎng)合中都有大量使用。

固態(tài)繼電器是具有隔離功能的無(wú)觸點(diǎn)電子開(kāi)關(guān)，在開(kāi)關(guān)過(guò)程中無(wú)機(jī)械接觸部件，因此固態(tài)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(jī)械沖擊，安裝位置無(wú)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(diǎn)。(1)SSR內(nèi)部無(wú)機(jī)械部件,結(jié)構(gòu)上采用了灌注全密封方式,因此,SSR具有耐振、耐腐蝕、長(zhǎng)壽命及高可靠等優(yōu)點(diǎn),其開(kāi)關(guān)壽命高達(dá)1010萬(wàn)次;(2)低噪聲:交流型SSR采用了過(guò)零觸發(fā)技術(shù),因此在線路上有效地降低了電壓上升速率dv/dt和電流上升速率di/dt值,使SSR長(zhǎng)期工作時(shí)對(duì)市電的干擾極小;(3)開(kāi)關(guān)時(shí)間短,約為10ms,可應(yīng)用在頻率較高的場(chǎng)合;(4)輸入電路與輸出電路之間采用光電隔離,絕緣電壓2500V以上;(5)輸入功耗很低,與TTL,COMS電路兼容;(6)輸出端有保護(hù)電路;(7)負(fù)載能力強(qiáng)。