固态继电器原理及应用电路 固态继电器(SOLID STATE RELAYS)，简写成“SSR”，是一种全部由固态电子元件组成的新型无触点开关器件，它利用电子元件(如开关三极管、双向可控硅等半导体器件)的开关特性，可达到无触点无火花地接通和断开电路的目的，因此又被称为“无触点开关”，它问世于70年代，由于它的无触点工作特性，使其在许多领域的电控及计算机控制方面得到日益广范的应用。 一、固态继电器的原理及结构 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 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。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
固态继电器应用电路图大全 ■应用电路图 1. 与传感器的连接 SSR可直接连接接近开关、光电开关等传感器。 2. 白炽灯的闪烁控制 3.电气炉的温度控制 4. 单相感应电动机的正反运转
注1. SR1、SSR2其中一个为断开侧SSR的LOAD端子间电压，由于通过 LC结合，电压约为电源电压的2倍， 请务必使用具备电源电压2倍以上的输出额定电压的SSR （例）电源电压交流100Ｖ的单相感应电动机的正反运转，应使用有交流200Ｖ以上输出电压的SSR 注2. 切换SW1和SW2时，请务必确保有30ms以上的时滞。 5. 三相感应电动机的接通、断开控制 6. 三相电机的正反运转 SSR三相电机正反运转时，请注意SSR的输入信号。如右上图所示，同时切换SW1和SW2时，负载侧发生相间短路，会损坏SSR 的输出元件。这是由于即使没有至SSR输入端子的输入信号，输出元件（三端双向可控硅开关）仍处于导通状态，直至负载电流为0。因此，切换SW1和SW2时，请务必设定30ms以上的时滞。 另外，由于至SSR输入电路的干扰等导致的SSR误动作，也会导致相间短路、SSR损坏。作为此时的对策例，在电路中接入防止产生短路事故的保护电阻R。对于保护电阻R，请根据SSR的浪涌接通电流容量确定。例如， G3NA-220B的浪涌接通电流容量为 220Apeak，因此为R>220V×√2/220A＝1.4Ω。另外，考虑到电路电流、通电时间等，请插到消耗功率较小的一侧。 另外，对于电阻的功率，请根据P＝I2R×安全率进行计算。 （I＝负载电流、R＝保护电阻、安全率3～5）
7. 变压器负载的冲击电流 变压器负载时的冲击电流，在电抗不运作的2次侧开放状态下为最大。另外，由于其最大电流是电源频率的1/2周，若不用示波器将很难进行测定。为此，应测定变压器一次侧的直流电阻，据此预测冲击电流。（实际上，由于固有电抗运作，其结果比该计算值还少）。 I peak＝V peak/R＝(√2×V)/R 假设在负载电源电压220V 使用一次侧的直流电阻3 欧姆的变压器，则此时的冲击电流为， I peak＝(1.414×220)/3＝103.7A 本公司规定SSR的浪涌接通电流容量为非反复（1天1-2次），请选择能反复使用具备该I peak的2倍的浪涌接通电流容量的SSR。此时，请选择具备207.4A 以上浪涌接通电流容量、G3□□-220□以上的SSR。 另外，若对此进行逆运算，即可算出满足SSR的变压器一次侧的直流电阻值。R＝V peak/I peak＝(√2×V)/I peak 有关变压器一次侧的直流电阻值适用SSR的一览表，请参考附件。 另外，该一览表表示「满足冲击电流的SSR」，还必须结合「变压器的稳定电流满足各SSR的额定电流」。 〈SSR的额定电流〉 G3□□-240□ 下划线2位的数字显示稳定电流。（此时为40A）
固态继电器介绍及工作原理(2) 收藏此信息打印该信息添加：用户发布来源：未知 固态继电器的控制信号所需的功率极低，因此可以用弱信号控制强电流。同时交流型的SSR采用过零触发技术，使SSR可以安全地用在计算机输出接口，不会像E MR那样产生一系列对计算机的干扰，甚至会导致严重当机。比较常用的是DIP封装的型式。控制电压和负载电压按使用场合可以分成交流和直流两大类，因此会有DC-AC、DC-DC、AC-AC、AC-DC四种型式，它们分别在交流或直流电源上做负载的开关，不能混用. 按负载电源的类型不同可将SSR分为交流固态继电器(AC—SSR)和直流固态继电器(DC—SSR)。AC—SSR是以双向晶闸管作为开关器件，用来接通或断开交流负载电源的固态继电器。AC—SSR的控制触发方式不同，又可分为过零触发型和随机导通型两种。过零触发型AC—SSR是当控制信号输入后，在交流电源经过零电压附近时导通，故干扰很小。随机导通型AC—SSR则是在交流电源的任一相位上导通或关断，因此在导通瞬间可能产生较大的干扰。 工作原理 过零触发型AC—SSR为四端器件，其内部电路如图1所示。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、R 5、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。 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-(1 0～25)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-(10～2 5)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2 5V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。 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
固态继电器介绍及工作原理 1.什么是固态继电器，有什么优缺点？ 固态继电器（亦称固体继电器）英文名称为Solid State Relay，简称SSR。它是用半导体器件代替传统电接点作为切换装置的具有继电器特性的无触点开关器件，单相SSR为四端有源器件，其中两个输入控制端，两个输出端，输入输出间为光隔离，输入端加上直流或脉冲信号到一定电流值后，输出端就能从断态转变成通态。 固态继电器工作可靠，寿命长，无噪声，无火花，无电磁干扰，开关速度快，抗干扰能力强，且体积小，耐冲击，耐振荡，防爆、防潮、防腐蚀、能与TTL、DTL、HTL等逻辑电路兼容，以微小的控制信号达到直接驱动大电流负载。主要不足是存在通态压降（需相应散热措施），有断态漏电流，交直流不能通用，触点组数少，另外过电流、过电压及电 压上升率、电流上升率等指标差。 2. 固态继电器可应用于哪些场合？ 固态继电器目前已广泛应用于计算机外围接口装置，电炉加热恒温系统，数控机械，遥控系统、工业自动化装置；信号灯、闪烁器、照明舞台灯光控制系统；仪器仪表、医疗器械、复印机、自动洗衣机；自动消防，保安系统，以及作为电网功率因素补偿的电力电容的切换开关等等，另外在化工、煤矿等需防爆、防潮、防腐蚀场合中都有大量使用。 3.固态继电器可分为哪些类型？ 交流固态继电器按开关方式分有电压过零导通型（简称过零型）和随机
导通型（简称随机型）；按输出开关元件分有双向可控硅输出型（普通型）和单向可控硅反并联型（增强型）；按安装方式分有印刷线路板上用的针插式（自然冷却，不必带散热器）和固定在金属底板上的装置式（靠散热器冷却）；另外输入端又有宽范围输入（DC3－32V）的恒流 源型和串电阻限流型等。 4.过零型SSR与随机型SSR在用途上有什么区别？ 过零型SSR用作“开关”切换（从“开关”切换功能而言即等同于普通的继电器或接触器），我们通常讲的固态继电器多数都为过零型（过零型 SSR只能“开关”不能“调压”）。 随机型SSR主要用于“斩波调压”（但随机型SSR的控制信号必须为与电网同步且上升沿可在0°-180°范围内改变的方波信号时才能实现调压，单一电压信号或0-5V的模拟信号并不能使其调压，从“调压”功能的角度讲随机型SSR完全不同于普通的继电器或接触器）。有一点必须强调，各类调压模块或固态继电器内部作为输出触点的器件均为可控硅，且都是依靠改变可控硅导通角来达到“调压”的目的，故输出的电压波形均为“缺角”的正弦波（不同于自耦调压器输出的完整正弦波），因此存在高次谐波，有一定噪音，电网有一定“污染”（国内外同类产品均相同， 这是由斩波调压原理决定的）。 固态继电器的分类与工作原理 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。 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。 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。 固态继电器的输出电路是在触发信号的控制下，实现固态继电器的通断切换。输出电路主要由输出器件(芯片)和起瞬态抑制作用的吸收回路组成，有时还包括反馈电路。目前，各种固态继电器使用的输出器件主要有晶体三极管(Transistor)、单向可控硅(Thyristor或SCR)、双向可控硅(Triac)、MOS场效应管(MOSFET)、绝缘栅型双极晶体管(IGBT)等。固态继电器原理固态继电器(Solidstate Relay, SSR)是一种由固态电子组件组成的新型无触点开关，利用电子组件（如开关三极管、双向可控硅
固态继电器原理及应用电路 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。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)。图2是一种典型的交流型SSR的电原理图。 直流型的SSR与交流型的SSR相比，无过零控制电路，也不必设置吸收电路，开关器件一般用大功率开关三极管，其它工作原理相同。不过，直流型SSR在使用时应注意：①负载为感性负载时，如直流电磁阀或电磁铁，应在负载两端并联一只二极管，极性如图3所示，二极管的电流应等于工作电流，电压应大于工作电压的4倍。②SSR工作时应尽量把它靠近负载，其输出引线应满足负荷电流的需要。③使用电源属经交流降压整流所得的，其滤波电解电容应足够大。图4 给出了几种国内、外常见的SSR的外形。 二、固态继电器的特点SSR成功地实现了弱信号(Vsr)对强电(输出端负载电压)的控制。由于光耦合器的应用，使控制信号所需的功率极低(约十余毫瓦就可正常工作)，而且Vsr所需的工作电平与TTL、HTL、CMOS等常用集成电路兼容，可以实现直接联接。这使SSR在数控和自控设备等方面得到广泛应用。在相当程度上可取代传统的“线圈—簧片触点式”继电器(简称“MER”)。SSR由于是全固态电子元件组成，与MER相比，它没有任何可动的机械部件，工作中也没有任何机械动作；SSR由电路的工作状态变换实现“通”和“断”的开关功能，没有电接
输入（控制）参数（TA=25℃） 其它参数（TA=25℃） 输入电压范围（直流） 3-32VDC 介质耐压 4000VAC(输入与输出间) 2500VAC （输入、输出与底座间） 确保接通电压（直流） 3.0VDC 绝缘电阻1000M Ω（500VDC ）确保关断电压（直流） 1.0VDC 工作温度范围-30℃~80℃输入电流(典型值)18mA 储存温度范围-30℃~100℃输入电流(最大值)25mA 重量 约20g 反极性电压（直流） -32VDC 输出（负载）参数（TA=25℃） 2FD1105 2FD22052FD4005输出电压范围5~110VDC 5~220VDC 5~400VDC 最大瞬态电压120Vpk 260Vpk 440Vpk 最大输出漏电流 1mA 1mA 1mA 最大输出压降 1.0Vrms 最大负载电流3A 、5A 、10A （强迫风冷） 最大浪涌电流（10ms ）额定电流的10倍 最小功率因数0.5最大接通时间1ms 最大关断时间8ms 断态电压指数上升率dv/dt 100V/μs 最小工作电流 30mA
订货标记示例 性能曲线图 S S R 2F 48 03 最大负载电流与环境温度特性图（） 5A 环境温度（℃） 最 大（）A 最大负载电流与环境温度特性图（） 3A 3.02.41.8 1.20.6 环境温度（℃） 最大（）A 最大负载电流与环境温度特性图（） 10A 环境温度（℃） 讅︳ 題磢︳ 髛︳ 竲簘詝貆祡︳ 鐌羮︳ 鱹︳ （） A -20 0 20 4
安装孔尺寸图 使用说明： 1、实际负载电流≥5A时必须使用风冷对SSR进行散热冷却。 2、固态继电器的自身功耗产生的热量需要通过外壳散热，如果固态继电器周围散热条件很差，则输出负载电流应降额。 3、当两只或以上数量固态继电器并排安装时，应留有足够的间距（10mm以上）。 4、当多只固态继电器共用一个控制电源时，输入控制端可以串联或并联使用；但必须保证每只固态继电器有足够的输入驱动电流。 5、使用于感性负载时，将会出现高瞬间电压和浪涌电流施加在输出端，可能导致固态继电器误导通或损坏。因此通常需要在输出端接入VTS瞬态二极管或MOV压敏电阻。压敏电阻推荐选用工作电压的2倍。 6、在负载电路中，请串联快速熔断器或断路器，以防止负载短路。 7、阻性负载选取固态继电器电流应为实际负载电流的2-3倍。 8、感性负载选取固态继电器电流应为实际负载电流的5-7倍。 9、部分高浪涌负载选取固态继电器电流应为实际负载电流的10倍以上。 10、负载电流小于30mA,请订货时事先向我公司说明。 11、固态继电器焊接时，260℃情况下焊接时间不能超过10秒，350℃情况下焊接时间不能超过5秒。
1. 系统方案设计 1.1 简介 由于固态继电器是由固体元件组成的无触点开关元件,所以与电磁继电器相比具有工作可靠、无噪声、无火花、寿命长,对外界干扰小,能与逻辑电路兼容、抗干扰能力强、灵敏度高、开关速度快和使用方便等一系列优点,因而具有很宽的应用领域,有逐步取代传统电磁继电器之势,另外，SSR成功地实现了弱信号(Vsr)对强电(输出端负载电压)的控制。由于光耦合器的应用，使控制信号所需的功率极低(约十余毫瓦就可正常工作)，而且Vsr所需的工作电平与TTL、HTL、CMOS等常用集成电路兼容，可以实现直接联接。这使SSR在数控和自控设备等方面得到广泛应用。交流型SSR由于采用过零触发技术，因而可以使SSR安全地用在计算机输出接口上，不必为在接口上采用MER而产生的一系列对计算机的干扰而烦恼。因此可进一步扩展到传统电磁继电器无法应用的计算机等领域。此外，SSR还有能承受在数值上可达额定电流十倍左右的浪涌电流的特点。 1.2交流固态继电器原理、方案选择 交流固态继电器由三部分组成：输入电路、隔离（耦合）和输出电路组成，按输入电压的不同类别，输入电路可分为直流输入电路，交流输入电路和交直流输入电路三种。有些输入控制电路还具有与TTL/CMOS兼容，正负逻辑控制和反相等功能。固态继电器的输入与输出电路的隔离和耦合方式有光电耦合和变压器耦合两种。导通类型有过零导通和过零关断两种，本文文介绍的是电压过零导通型（简称过零型）。下图是交流固态继电器的工作原理框图。 图1
图中的部件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。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”。其作用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)。
杭州国晶 固态继电器(SSR)与机电继电器相比，是一种没有机械运动，不含运动零 件的继电器，但它具有与机电继电器本质上相同的功能。SSR是一种全部由固态电子元件组成的无触点开关元件，他利用电子元器件的点，磁和光特性来完成输入与输出的可靠隔离，利用大功率三极管，功率场效应管，单项可控硅和双向可控硅等器件的开关特性，来达到无触点，无火花地接通和断开被控电路。 固体继电器的工作原理 固体继电器（Solid State Relay SSR)是利用现代微电子技术与电力电子技术相结合而发展起来的一种新型无触点电子开关器件。它可以实现用微弱的控制信号(几毫安到几十毫安)控制0．1A直至几百A电流负载，进行无触点接通或分断。固体继电器是一种四端器件，两个输入端，两个输出端。输入端接控制信号，输出端与负载、电源串联，SSR实际是一个受控的电力电子开关，其等效电路如图。 由于固体继电器具有高稳定、高可靠、无触点及寿命长等优点，广泛应用在电动机调速、正反转控制、调光、家用电器、烘箱烘道加温控温、送变电电网的建设与改造、电力拖动、印染、塑科加工、煤矿、钢铁、化工和军用等方面。 固体继电器的工作原理 固体继电器与通常的电磁继电器不同：无触点、输入电路与输出电路之间光(电)
隔离、由分立元件．半导体微电子电路芯片和电力电子器件组装而成，以阻燃型环氧树脂为原料，采用灌封技术持其封闭在外壳中、使与外界隔离，具有良好的耐压、防腐、防潮抗震动性能。 固体继电器由输入电路、驱动电路和输出电路三部分组成。 这里仅以应用较多的交流过零型固体继电器为例，介绍其工作原理。该电路采用了过零触发技术，具有电压过零时开启，负裁电流过零时关断的特性，在负载上可以得到一个完整的正弦波形，因此电路的射频干扰很小。 该电路由信号输人电路、零电压检测控制电路、工作指示电路、双向晶闸管控制电路和吸收电路几部分组成。采用了光电耦合器GD作为输入电路和输出电路之间的隔离元件，VD是防止Vin正负接反烧坏GD。 电路工作过程：当无输入信号时，GD中的光敏三极管裁止，VT1是交流电压零点检测器，通过R3获得基极电流而饱和导通，将VTH的门极箝在低电位而处于关断状态。当有输入信号时，光敏三极管导通，此时VTH的状态由VT1决定，如此电源电压大于过零电压时，分压器R3、R2的分压点P电压大于VBE1，VT1饱和导通，SCR门极因箝位在低电位而截止，TR的门极因没有触发脉冲而处于关断状态。只有当电源电压小于过零电压，P点电压小于VBE1时G1截止，SCR门极获得触发信号而导通。在TR的门极获得触发脉冲，TR就导通．从而接通负载电源。 当输入信号关断后GD中的光敏三极管截止， G1饱和导通使SCR门极箝位在低电位而关断，但是此时TR仍保持导通状态，负载上仍有电流流过，直到负载电流随VAC减小到小于双向晶闸管TR的维持电流后才会自行关断，切断负载电源。
浅谈直流固态继电器与交流固态继电器区别 1.什么是固态继电器，有什么优缺点? 固态继电器(亦称固体继电器)英文名称为Solid State Relay，简称SSR。它是用半导体器件代替传统电接点作为切换装置的具有继电器特性的无触点开关器件，单相SSR为四端有源器件，其中两个输入控制端，两个输出端，输入输出间为光隔离，输入端加上直流或脉冲信号到一定电流值后，输出端就能从断态转变成通态。 固态继电器工作可靠，寿命长，无噪声，无火花，无电磁干扰，开关速度快，抗干扰能力强，且体积小，耐冲击，耐振荡，防爆、防潮、防腐蚀、能与TTL、DTL、HTL等逻辑电路兼容，以微小的控制信号达到直接驱动大电流负载。主要不足是存在通态压降(需相应散热措施)，有断态漏电流，交直流不能通用，触点组数少，另外过电流、过电压及电压上升率、电流上升率等指标差。 2. 固态继电器可应用于哪些场合? 固态继电器目前已广泛应用于计算机外围接口装置，电炉加热恒温系统，数控机械，遥控系统、工业自动化装置;信号灯、闪烁器、照明舞台灯光控制系统;仪器仪表仪器仪表 广义的说仪器仪表也可具有自动控制、报警、信号传递和数据处理等功能，如气动调节仪、电动调节仪表，以及集散型仪表控制系统等也皆属器仪表。仪器仪表能改善、扩展或补充人的官能。如显微镜、望远镜、声级计、酸度计、高温计等，可以扩展人的视、听、尝、摸外部事物的官能;有些仪器仪表，如磁强计、射线计数计等，可感受和测量到人所不能感
受到的物理量;还有些仪器仪表可以超过人的能力去记录、计算和计数，如高速照相机、计算机等。 医疗器械、复印机、自动洗衣机;自动消防，保安系统，以及作为电网功率因素补偿的电力电容的切换开关等等，另外在化工、煤矿等需防爆、防潮、防腐蚀场合中都有大量使用。 3.固态继电器可分为哪些类型? 交流固态继电器按开关方式分有电压过零导通型(简称过零型)和随机导通型(简称随机型);按输出开关元件分有双向可控硅输出型(普通型)和单向可控硅 单向可控硅 单向可控硅是一种可控整流电子元件，能在外部控制信号作用下由关断变为导通，但一旦导通，外部信号就无法使其关断，只能靠去除负载或降低其两端电压使其关断。单向可控硅是由三个PN结PNPN组成的四层三端半导体器件与具有一个PN结的二极管相比，单向可控硅正向导通受控制极电流控制;与具有两个PN结的三极管相比，差别在于可控硅对控制极电流没有放大作用。 反并联型(增强型);按安装方式分有印刷线路板上用的针插式(自然冷却，不必带散热器)和固定在金属底板上的装置式(靠散热器冷却);另外输入端又有宽范围输入(DC3-32V)的恒 流源型和串电阻 电阻 电阻，物质对电流的阻碍作用就叫该物质的电阻。电阻小的物质称为电导体，简称导体。电阻大的物质称为电绝缘体，简称绝缘体。
固态继电器的选型设计规范 固态继电器（Solid State Relay）简称SSR，是由微电子电路，分立电子器件，电力电子功率器件组成的无触点开关。其用隔离器件实现了控制端与负载端的隔离，输入端用微小的控制信号，达到直接驱动大电流负载。具有短路保护，过载保护和过热保护功能，与组合逻辑固化封装就可以实现用户需要的智能模块，直接用于控制系统中。 固态继电器具有工作可靠，寿命长，无噪声，无火花，无电磁干扰，开关速度快，抗干扰能力强，耐冲击，耐震荡等优点而广泛应用于计算机外围接口设备、恒温系统、调温、电炉加温控制、电机控制、数控机械，遥控系统、工业自动化装置；信号灯、调光、闪烁器、照明舞台灯光控制系统；仪器仪表、医疗器械、复印机以及作为电网功率因素补偿的电力电容的切换开关等。 1、固态继电器的主要参数 1.1 输入参数 控制电压3~32VDC 关断电压 1.2VDC 开启电流5mA 控制电流<25mA 工作指示LED 1.2 输出参数： 工作电压24-240V AC 工作电流40A 通态压降＜1.1V 泄漏电流＜10mA 通断时间≤11ms 绝缘耐压≥2000V AC 1.3 其他参数 冷却条件：自然风冷 工作电流安全系数： 阻性负载60% 感性负载40% 工作温度：-30℃—+80℃ 1.4 应用图
1、固态继电器的结构组成 固态继电器由三部分组成：输入电路，隔离（耦合）和输出电路。 1.1 输入电路 按输入电压的不同类别，输入电路可分为直流输入电路，交流输入电路和交直流输入电路三种。有些输入控制电路还具有与TTL/CMOS兼容，正负逻辑控制和反相等功能，可以方便的与TTL,MOS逻辑电路连接。 对于控制电压固定的控制信号，采用阻性输入电路。控制电流保证在大于5mA。对于大的变化范围的控制信号（如3~32V）则采用恒流电路，保证在整个电压变化范围内电流在大于5mA可靠工作。 1.2 隔离耦合 固态继电器的输入与输出电路的隔离和耦合方式有光电耦合和变压器耦合两种：光电耦合通常使用光电二极管—光电三极管，光电二极管—双向光控可控硅，光伏电池，实现控制侧与负载侧隔离控制；高频变压器耦合是利用输入的控制信号产生的自激高频信号经耦合到次级，经检波整流，逻辑电路处理形成驱动信号。 1.3输出电路 SSR的功率开关直接接入电源与负载端，实现对负载电源的通断切换。主要使用有大功率晶体三极管（开关管-Transistor），单向可控硅（Thyristor或SCR），双向可控硅（Triac），功率场效应管（MOSFET），绝缘栅型双极晶体管（IGBT）。固态继电器的输出电路也可分为直流输出电路，交流输出电路和交直流输出电路等形式。按负载类型，可分为直流固态继电器和交流固态继电器。直流输出时可使用双极性器件或功率场效应管，交流输出时通常使用两个可控硅或一个双向可控硅。而交流固态继电器又可分为单相交流固态继电器和三相交流固态继电器。交流固态继电器，按导通与关断的时机，可分为随机型交流固态继电器和过零型交流固态继电器。 2、选型与使用注意事项 固态继电器的选型主要是选取适当的额定电流，而其额定电流需要根据不同的负载类型来选用。阻性负载、感性负载和容性负载在刚起动时瞬时电流较大。即使是纯阻性，由于具有正温度系数，冷态时电阻值较小，因而有较大的起动电流。电炉刚接通时电流为稳定时的1.3~1.4倍。白炽灯接通时电流为稳态10倍。有些金属卤化物灯不但开启时间长达10分钟，而且有高达100倍稳态时的脉冲电流。 异步电动机起动电流为额定值的5—7倍，直流电机起动电流还要大。不但如此，感性负载还具有较高的反电势。这是一个不定值，随L和di/dt的不同而不同。通常为电源电压的1—2倍，这样和电源电压叠加。有高达三倍的电源电压。容性负载具有更大的危险性，因为起动时，由于电容器两端的电压不能突变，电容器相当于短路。这种负载在选型时更要特别注意。 2.1 各种负载浪涌特性对固态继电器SSR的选择 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，选择时可参考各种负载时的降额系数(常温下)。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
固态继电器使用方法 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。 2. 各种负载浪涌特性对固态继电器SSR的选择 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)。 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。 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。 3. 使用环境温度的影响 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。 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。 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。 5. 继电器输入回路信号 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。 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。 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。 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。 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。 固态继电器分类和几个关键参数
SSR 系列固态继电器螺纹引出端子接线，具有强度高、耐冲击、抗震动性强、输入端驱动电流小，可方便与计算机终端数字控制电路接口，广泛应用在石油化工、仪器设备、多种机械、电磁阀控制、数控机床、娱乐设施等，自动化设备。是交直流接触器的更新换代产品。特别适用于腐蚀、潮湿、防光、防爆等恶劣环境及频繁开关场合。 固态继电器的基本特性 ◇输入信号能与计算机终端及数字逻辑电路兼容
◇设计余量≥160%表面贴装技术。 ◇电气开关寿命大于6×107次。 ◇分过零触发和随机触发两种规格。 ◇发光二极管指示工作状态。 ◇内置阻容吸收回路。 ◇三极可以根据用户要求，增加缺相保护功能。 ◇工作环境-20℃-80℃。 ◇动作应答时间ON＜10ms/OFF。固态继电器的使用注意事项 1. 电阻性负载不能超过额定电流的60%。 2. 电感性或容性负载不能超过额定电流的40%，在控制感性负载时，一定要考虑负载的启动性，尽量选耐电压高的产品，因为感性负载有6倍左右的反峰值电压。 3. 固态继电器导通时，两端总有压降，会产生焦耳热尤其是大电流工作时更加突出，电流10A时必须加装散热器，电流大于40A时，需加风扇强冷或水冷。 4. 过流和负载短路可能造成SSR内部可控硅永久性失效，所以必须加装熔断器或空气开关，小容量可选用保险丝。 5. 过压保护可采用并联压敏电阻，根据用户要求也可内置压敏电阻。 固态继电器是半导体器件的组合装置。它具有无触点，寿命长，可靠性高，使用安全，电磁干扰小等优点。 它分为直流固态（输出用MOS管、IGBT等控制）和交流固态（输出用可控硅控制）。 下面以交流固态(50A)说明 工作原理：从DW1、DW2上取出的削顶正弦信号经反相器BG1输出方波再经运算放大器A输出尖峰脉冲信号。尖峰脉冲加在D3~D6的交流对角线与SCR的控制极和阴极间，D3~D6的直流对角线接在光电耦合器的输出端。当从A、B输入低压小电流信号时，二极管发光，光敏管导通，于是从A运算放大器中输出的尖峰脉冲触发SCR导通，角载RL得电。A、B 无信号输入时，光电耦合器BG2截止，尖峰脉冲通不过而使SCR不能导通。
固态继电器（SolidStateRelay，缩写SSR），是由微电子电路，分立电子器件，电力电子功率器件组成的无触点开关。用隔离器件实现了控制端与负载端的隔离。固态继电器的输入端用微小的控制信号，达到直接驱动大电流负载。与传统继电器相比，最大的特点在于无触点开关。 一、什么是固态继电器 固态继电器是一种全部由固态电子元件组成的新型无触点开关器件，它利用电子元件（如开关三极管、双向可控硅等半导体器件）的开关特性，可达到无触点无火花地接通和断开电路的目的，因此又被称为“无触点开关”。固态继电器是一种四端有源器件，其中两个端子为输入控制端，另外两端为输出受控端。它既有放大驱动作用，又有隔离作用，很适合驱动大功率开关式执行机构，较之电磁继电器可靠性更高，且无触点、寿命长、响应速度快，对外界的干扰也小，已被得到广泛应用。 二、固态继电器结构及原理 常用固态继电器几乎都是模块化的四端有源器件，其中两端为输入控制端，另外两端为输出受控端，其基本构成如下图所示。器件中多采用光电耦合器实现输入与输出之间的电气隔离。输出受控端利用开关三极管、双向晶闸管等半导体器件的开关特性，实现无触点、无火花地接通和断开外接控制电路的目的。整个器件无可动部件及触点，可实现相当于常用电磁继电器一样的功能。只是相比传统电磁继电器，可通断的负载一般比较小。 固态继电器按输出端极性的不同，可分为直流式和交流式两大类。直流固态继电器（DC-SSR）控制电压由输入端IN输入，通过光电耦合器将控制信号耦合至接收电路，经放大处理后驱动开关三极管VT导通。显然，直流固态继电器的输出端OUT在接入被控电路回路中时，是有正、负极之分的。交流固态继电器（AC-SSR）的电路原理与直流固态继电器不同的是，其开关元件采用了双向晶闸管VS或其他交流开关，因此它的输出端OUT无正、负极之分，可以控制交流回路的通断。
应用范围:固态品牌:温州阳明型号:SSR-10DD产品系列:SSR 触点形式:常开型额定电压:DC5-60（V）电流性质:直流外形:中型功率负载:中功率防护特征:密封式直流电阻:30（Ω）吸合电流:10（A）释放电流:0.1（A）线圈功率:20（W）额定工作频率:60（Hz） 一、产品特点： 1、功率金属氧化物场效应管输出(MOSFET)； 2、极低的导通电阻； 3、输入信号与TTL逻辑电路兼容； 4、输入回路与输出回路之间变压器隔离； 5、发光二极管指示工作状态； 6、配有安全保护盖； 7、100%负载电流老化试验，通过欧共体CE认证，国际ISO9000认证，国内3C认证。 二、型号说明：
5-250VDC 四、产品应用： SSR系列直流固态继电器采用阻燃工程塑料外壳，造型别致，结构新颖，自升螺丝压接式接线，配有安全盖，使安装、检查方便快捷、安全可靠。输入端驱动电流小可方便的与计算机终端和各种数字程控电路接口，广泛应用在石油化工仪器设备、食品机械、包装机械、纺织机械、数控机床、塑料机械、健身器材、娱乐设施等自动化控制领域。 特别适用于腐蚀、潮湿、防尘、要求防爆等恶劣环境，及频繁开关的场合。 五、安全注意事项： 1、负载电流高于5A时必须使用散热器或安装在具有相应散热效果的金属底板上，并且固态继电器散热底板与安装面之间涂上导热硅脂，40A以上加风扇强冷或水冷。 2、使用在感性负载时，高瞬态电压以及浪涌电流施加与输出端，因此可能导致固态继电器误导通或损坏，通常需要在输出端接入具有特定钳位电压的电压控制器件，如双向稳压二极管或压敏电阻(MOV)。压敏电阻推荐取额定电压的1.6-1.9倍。 3、控制接近最小负载电流的较小负载电流负载时，须在负载上并联一个虚拟负载电阻，以减小输出端漏电流在负载上产生较高的剩余电压。 4、为了避免固态继电器的温升超过允许值，设计应用时应考虑散热效果和安装位置，当两只或多只固态继电器并排安装时，应留有适当的间距。 5、多只固态继电器的输出端之间不得并联使用，以试图增大输出电流。但输出端可以串联使用，以便适用更高的工作电压。 6、当使用多只固态继共用一个控制电源时，输入端即可以串联使用也可以并联使用。 7、容性负载请慎用此件，请选择容性负载专用固态继电器。
固态继电器工作原理解 析 Document number：PBGCG-0857-BTDO-0089-PTT1998
杭州国晶 固态继电器(SSR)与机电继电器相比，是一种没有机械运动，不含运动零件的继电器，但它具有与机电继电器本质上相同的功能。SSR是一种全部由固态电子元件组成的无触点开关元件，他利用电子元器件的点，磁和光特性来完成输入与输出的可靠隔离，利用大功率三极管，功率场效应管，单项可控硅和双向可控硅等器件的开关特性，来达到无触点，无火花地接通和断开被控电路。 固体继电器的工作原理 固体继（SolidStateRelaySSR)是利用现代微电子技术与电力电子技术相结合而发展起来的一种新型无触点电子开关器件。它可以实现用微弱的控制信号(几毫安到几十毫安)控制0．1A直至几百A电流负载，进行无触点接通或分断。固体继是一种四端器件，两个输入端，两个输出端。输入端接控制信号，输出端与负载、串联，SSR实际是一个受控的电力电子开关，其等效电路如图。
由于固体继具有高稳定、高可靠、无触点及寿命长等优点，广泛应用在电动机调速、正反转控制、调光、家用、烘箱烘道加温控温、送变电电网的建设与改造、电力拖动、印染、塑科加工、煤矿、钢铁、化工和军用等方面。 固体继的工作原理 固体继与通常的电磁继不同：无触点、输入电路与输出电路之间光(电)隔离、由分立元件．半导体微电子电路芯片和电力电子器件组装而成，以阻燃型环氧树脂为原料，采用灌封技术持其封闭在外壳中、使与外界隔离，具有良好的耐压、防腐、防潮抗震动性能。 固体继由输入电路、驱动电路和输出电路三部分组成。 这里仅以应用较多的交流过零型固体继为例，介绍其工作原理。该电路采用了过零触发技术，具有电压过零时开启，负裁电流过零时关断的特性，在负载上可以得到一个完整的正弦波形，因此电路的射频干扰很小。 该 电路由 信号输
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910245805.5 (22)申请日 2019.03.28 (71)申请人 宋晓东 地址 430040 湖北省武汉市东西湖区吴家 山街五环大道88号2栋1单元2601室 (72)发明人 宋晓东 (51)Int.Cl. H03K 17/0812(2006.01) H03K 17/567(2006.01) (54)发明名称 一种直流固态继电器 (57)摘要 本发明公开了一种直流固态继电器，包括电 阻R2、发光二极管D5、光耦U2和场效应管Q3，所述 电阻R2的一端连接电阻R1和输入电压端IN+，电 阻R2的另一端连接发光二极管D5的正极，二极管 D5的负极连接二极管D4的正极、输入电压端IN - 和光耦U1内部发光二极管的负极，光耦U1内部发 光二极管的正极连接电阻R6和光耦U2内部发光 二极管的负极，本发明直流固态继电器采用功率 场效应管输出,利用控制负载的电压来给场效应 管提供栅压,并通过光耦来进行控制,实现场效 应管的导通和关断，实现了固态继电器的常开和 常闭动作。权利要求书1页 说明书3页 附图1页CN 109995352 A 2019.07.09 C N 109995352 A
权 利 要 求 书1/1页CN 109995352 A 1.一种直流固态继电器，包括电阻R2、二极管D5、光耦U2和场效应管Q3，其特征在于，所述电阻R2的一端连接电阻R1和输入电压端IN+，电阻R2的另一端连接二极管D5的正极，二极管D5的负极连接二极管D4的正极、输入电压端IN-和光耦U1内部发光二极管的负极，光耦U1内部发光二极管的正极连接电阻R6和光耦U2内部发光二极管的负极，光耦U2内部发光二极管的正极连接电阻R1的另一端、电阻R6的另一端和二极管D4的负极；光耦U2内部光敏三极管的集电极连接电阻R4和二极管D3的负极，光耦U2内部光敏三极管的发射极连接电阻R5、电阻R8和二极管D3的正极，电阻R8的另一端连接场效应管Q3的栅极，场效应管Q3的源极连接电阻R5的另一端、二极管D2的正极、二极管D7的正极和接地端，场效应管Q3的漏极连接输出端OUTR1，光耦U1内部光敏三极管的集电极连接电阻R3、电阻R7和电阻R9，光耦U1内部光敏三极管的发射极连接电阻R9的另一端、场效应管Q2的源极、二极管D1的正极和二极管D6的正极，电阻R7的另一端连接场效应管Q3的栅极和二极管D1的负极，场效应管Q2的漏极连接输出端OUTR2。 2.根据权利要求1所述的一种直流固态继电器，其特征在于，所述二极管D5为发光二极管。 3.根据权利要求1所述的一种直流固态继电器，其特征在于，所述二极管D1、二极管D2均为稳压二极管, 二极管D3和二极管D4为开关二极管。 4.根据权利要求1所述的一种直流固态继电器，其特征在于，所述光耦U1和光耦U2的型号均为EL3H7C。 5.根据权利要求1所述的一种直流固态继电器，其特征在于，所述输入电压范围是10-30V直流电。 6.根据权利要求1所述的一种直流固态继电器，其特征在于，所述场效应管Q2和场效应管Q3的型号为IRF3205。 7.根据权利要求1-6任一所述的一种直流固态继电器，其特征在于，所述二极管D6和二极管D7为TVS二极管。 2