單相固體繼電器

1、單相固體繼電器（SSR）概述 固體繼電器（亦稱固態(tài)繼電器）英文名稱為Solid State Relay，簡(jiǎn)稱SSR。它是用半導(dǎo)體器件代替?zhèn)鹘y(tǒng)電接點(diǎn)作為切換裝置的具有繼電器特性的無觸點(diǎn)開關(guān)器件，單相SSR為四端有源器件，其中兩個(gè)輸入控制端，兩個(gè)輸出端，輸入輸出間為光隔離，輸入端加上直流或脈沖信號(hào)到一定電流值后，輸出端就能從斷態(tài)轉(zhuǎn)變成通態(tài)。一般情況下，萬用表不能判別SSR的好壞，正確的方法采用圖1-2的測(cè)試電路：當(dāng)輸入電流為零時(shí)，電壓表測(cè)出的電壓為電網(wǎng)電壓，電燈不亮（燈泡功率須25W以上）；當(dāng)輸入電流達(dá)到一定值以后，電燈亮，電壓表測(cè)出的電壓為SSR導(dǎo)通壓降（在3V以下）。（請(qǐng)初次使用者務(wù)必注意：因

2、SSR內(nèi)部有RC回路而帶來漏電流，因此不能等同于普通觸點(diǎn)式的繼電器、接觸器，請(qǐng)參考后面的注意事項(xiàng)）。SSR優(yōu)缺點(diǎn) 固體繼電器工作可靠，壽命長(zhǎng)，無噪聲，無火花，無電磁干擾，開關(guān)速度快，抗干擾能力強(qiáng)，且體積小，耐沖擊，耐振蕩，防爆、防潮、防腐蝕、能與TTL、DTL、HTL等邏輯電路兼容，以微小的控制信號(hào)達(dá)到直接驅(qū)動(dòng)大電流負(fù)載。主要不足是存在通態(tài)壓降（需相應(yīng)散熱措施），有斷態(tài)漏電流，交直流不能通用，觸點(diǎn)組數(shù)少，另外過電流、過電壓及電壓上升率、電流上升率等指標(biāo)差。 SSR的使用場(chǎng)合 固體繼電器目前已廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)外圍接口裝置，電爐加熱恒溫系統(tǒng)，數(shù)控機(jī)械，遙控系統(tǒng)、工業(yè)自動(dòng)化裝置；信號(hào)燈、閃爍器、照明

3、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。 SSR的分類 交流固體繼電器按開關(guān)方式分有電壓過零導(dǎo)通型（簡(jiǎn)稱過零型）和隨機(jī)導(dǎo)通型（簡(jiǎn)稱隨機(jī)型）；按輸出開關(guān)元件分有雙向可控硅輸出型（普通型）和單向可控硅反并聯(lián)型（增強(qiáng)型）；按安裝方式分有印刷線路板上用的針插式（自然冷卻，不必帶散熱器）和固定在金屬底板上的裝置式（靠散熱器冷卻）；另外輸入端又有寬范圍輸入（DC332V）的恒流源型和串電阻限流型等。過零型與隨機(jī)型SSR的區(qū)別 當(dāng)輸入端施加有效的控制信號(hào)時(shí)，隨機(jī)型

4、SSR輸出端立即導(dǎo)通（速度為微秒級(jí)），而過零型SSR則要等到負(fù)載電壓過零區(qū)域(約±15V)時(shí)才開啟導(dǎo)通。當(dāng)輸入端撤消控制信號(hào)后，過零型和隨機(jī)型SSR均在小于維持電流時(shí)關(guān)斷。雖然過零型SSR有可能造成最大半個(gè)周期的延時(shí)，但卻減少了對(duì)負(fù)載的沖擊和產(chǎn)生的射頻干擾，成為理想的開關(guān)器件，在“單刀單擲”的開關(guān)場(chǎng)合中應(yīng)用最為廣泛。 隨機(jī)型SSR的特點(diǎn)是反應(yīng)速度快，它可以控制移相觸發(fā)脈沖達(dá)到方便地改變交流電網(wǎng)電壓，從而應(yīng)用于精確地調(diào)溫、調(diào)光等阻性負(fù)載及部分感性負(fù)載場(chǎng)合。雙向可控硅輸出的普通型與單向可控硅反并聯(lián)輸出的增強(qiáng)型的區(qū)別 在感性負(fù)載的場(chǎng)合，當(dāng)SSR由通態(tài)關(guān)斷時(shí)，由于電流、電壓的相位不一致，將產(chǎn)

5、生一個(gè)很大的電壓上升率dv/dt（換向dv/dt）加在雙向可控硅兩端，如此值超過雙向可控硅的換向dv/dt指標(biāo)(典型值為10V/s)則將導(dǎo)致延時(shí)關(guān)斷，甚至失敗。而單向可控硅為單極性工作狀態(tài)，只受靜態(tài)電壓上升率dv/dt(典型值為100V/s)影響，由兩只單向可控硅反并聯(lián)構(gòu)成的增強(qiáng)型SSR比由一只雙向可控硅構(gòu)成的普通型SSR的換向dv/dt有了很大提高，因此在感性或容性負(fù)載場(chǎng)合宜選取增強(qiáng)型SSR。 不同電流等級(jí)的固體繼電器的外形及使用場(chǎng)合 2、使用場(chǎng)合的區(qū)別及散熱器的選擇建議： 2A、立式3A、4A為塑料外殼，3A為金屬外殼，5A為鑄鋁鋅合金外殼，均為插針焊接，印刷板上使用，自然冷卻。 6A為鑄

6、鋁鋅合金外殼，插片連接式電極，小體積安裝式，固定在金屬板上使用。 10A-120A長(zhǎng)方形固體繼電器為銅（或鋁）底板，塑料外殼，鏍釘壓緊式電極，固 定在散熱器上使用。固定單只長(zhǎng)方形 SSR 散熱器可選擇E-18、E-30、F-30、F-40、F-50、F-60、F-80等；如三只長(zhǎng)方形SSR（作為一組三相“開關(guān)”）組合裝在一塊散熱器上，則可選擇E-70、F-120、G-220。 85A、125A、190A、240A、290A、350A長(zhǎng)條形固體繼電器為銅底，工程塑料外殼，大電流片狀電極，固定在散熱器上使用，固定單只長(zhǎng)條形SSR的散熱器可選擇F-80及A系列散熱器等；三相負(fù)載功率較大時(shí)一般多采用三

7、只長(zhǎng)條形固體繼電器作為一組三相“開關(guān)”（比一只三相固體繼電器優(yōu)越），三只長(zhǎng)條形SSR裝在一只帶風(fēng)扇冷卻的A系列散熱器上作為一個(gè)三相功率組件（散熱器上裝一只75度溫度開關(guān)）。220V，380V和480V電壓等級(jí)的固體繼電器的性能指標(biāo)區(qū)別過零型SSR基本恒流源輸入特性與隨機(jī)型SSR串電阻限流輸入特性的性能指標(biāo)區(qū)別 固體繼電器均為電流驅(qū)動(dòng)型。本公司生產(chǎn)的單相過零型固體繼電器為基本恒流源輸入特性，輸入電壓范圍為3-32Vdc（立式3A除外為IN3-12V，5-40mA），并且均為5mA級(jí)的驅(qū)動(dòng)電流，在輸入大于等于5mA電流時(shí)，均可靠觸發(fā)SSR使輸出端導(dǎo)通。過零型SSR的恒流源特性：在32伏以內(nèi)時(shí)，已使

8、電流自動(dòng)限制在25mA之內(nèi)，用戶可直接驅(qū)動(dòng)而不必再串入限流電阻。 我公司生產(chǎn)的單相隨機(jī)型SSR為串電阻限流型，驅(qū)動(dòng)電流為10mA級(jí)，當(dāng)用戶驅(qū)動(dòng)電壓超過5Vdc 時(shí)，建議串電阻使輸入電流限在12-20mA內(nèi)為最佳。 SSR的電氣特性（一般性參數(shù)）使用注意事項(xiàng)1、SSR為電流驅(qū)動(dòng)型在邏輯電路驅(qū)動(dòng)時(shí)應(yīng)盡可能采用低電平輸出進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，以保證有足夠的帶負(fù)載能力和盡可能低的零電平。下圖（前兩圖）為正確的灌電流驅(qū)動(dòng)的電路圖：2、SSR輸入端的串并聯(lián) 多個(gè)SSR的輸入端可以串、并聯(lián)，但應(yīng)滿足每個(gè)SSR高電平時(shí)，過零型觸發(fā)電流大于5mA，隨機(jī)型大于10mA,低電平電壓小于1V。也即并聯(lián)驅(qū)動(dòng)電流應(yīng)大于多個(gè)SSR的輸

9、入電流之和;串聯(lián)時(shí)驅(qū)動(dòng)電壓應(yīng)大于多個(gè)開啟電壓（以4V計(jì)算）之和。3、RC吸收回路和斷態(tài)漏電流以及測(cè)試SSR時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng) RC吸收回路的作用為吸收浪涌電壓和提高靜態(tài)dV/dt指標(biāo)，但SSR內(nèi)部的RC回路帶來斷態(tài)漏電流，一般來說2A-6A的SSR漏電流對(duì)10W以上功率的負(fù)載（如電機(jī)）基本無影響，10A以上的SSR漏電流對(duì)50W以上功率的負(fù)載基本無影響。另外在實(shí)際應(yīng)用大感性負(fù)載場(chǎng)合，還可以在SSR兩輸出端再并聯(lián)RC吸收回路以保護(hù)SSR。 有些用戶如負(fù)載功率小(如中間繼電器、接觸器的線圈、電磁吸鐵微功率電動(dòng)機(jī)等負(fù)載)我們可以定制漏電流小于1mA的固體繼電器（相應(yīng)SSR型號(hào)后加e)。 用于功率擴(kuò)展場(chǎng)合

10、的固體繼電器（型號(hào)后加E），在其內(nèi)部應(yīng)無RC回路，這是由于RC回路的充放電會(huì)產(chǎn)生誤動(dòng)作。 萬用表電阻檔測(cè)量出固體繼電器交流兩端電阻接近為零時(shí)，說明此固體繼電器內(nèi)部的可控硅已損壞。除此以外，判斷固體繼電器的好壞必須采用帶負(fù)載的電路（見說明書第一頁(yè)）。 4、固體繼電器電壓等級(jí)的選取及過壓保護(hù) 當(dāng)加在固體繼電器交流兩端的電壓峰值超過SSR所能承受的最高電壓峰值時(shí)，固體繼電器內(nèi)的元件便會(huì)被電壓擊穿而造成SSR損壞，選取合適的電壓等級(jí)和并聯(lián)壓敏電阻可以較好地保護(hù)SSR。 a、交流負(fù)載為220V的阻性負(fù)載時(shí)可選取220V電壓等級(jí)的SSR。 b、交流負(fù)載為220V的感性負(fù)載或交流負(fù)載為380V的阻性負(fù)載時(shí)可

11、選取380V電壓等級(jí)的SSR。 c、交流負(fù)載為380V的感性負(fù)載時(shí)可選取480V電壓等級(jí)的SSR（480V等級(jí)的SSR還具有更高的靜態(tài)dv/dt指標(biāo)）；其他要求特殊、可靠性要求高的場(chǎng)合如電力補(bǔ)償電容器切換、電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)等均須選取480V電壓等級(jí)的SSR。 d、交流負(fù)載的電壓小于100VAC以下場(chǎng)合時(shí)，選擇固體繼電器最好向我公司咨詢定制。 SSR過壓的保護(hù)：除SSR內(nèi)部本身有RC吸收回路保護(hù)外，還可以采取并聯(lián)金屬氧化物壓敏電阻（MOV），MOV面積大小決定吸收功率，MOV的厚度決定保護(hù)電壓值。一般220V系列SSR可選取500V-600V的壓敏電阻，380V系列SSR可選取800V-900V的壓

12、敏電阻，480V系列SSR可選取1000V-1100V的壓敏電阻。（注：我公司的SSR規(guī)定不能使用在大于500VAC的電網(wǎng)上）。 請(qǐng)用戶特別注意：壓敏電阻電壓值選取太小，容易造成經(jīng)常燒毀壓敏電阻而短路（但SSR不損壞）；電壓值選取太大，又起不到保護(hù)SSR的目的，故應(yīng)用本公司SSR，如采用壓敏電阻，請(qǐng)盡量選定在上述范圍內(nèi)。5、固體繼電器電流等級(jí)的選取及過流保護(hù) 過流（最嚴(yán)重的情況為負(fù)載短路）是造成SSR內(nèi)部輸出可控硅永久性損壞的最主要原因?？焖偃蹟嗥骱涂諝忾_關(guān)是過流保護(hù)方法之一，小容量SSR也可選用保險(xiǎn)絲；許多負(fù)載在接通瞬間會(huì)產(chǎn)生很大的浪涌電流，由于散熱不及，浪涌電流與過流一樣也是造成SSR內(nèi)部

13、輸出可控硅損壞的最主要原因之一。因此選取固體繼電器時(shí)，保證一定的電流余量是極其重要的。 a、阻性負(fù)載時(shí)，選取SSR的電流等級(jí)宜大于等于2倍的負(fù)載額定電流。 b、負(fù)載為交流電動(dòng)機(jī)時(shí)，選取SSR的電流等級(jí)須大于等于6-7倍的電動(dòng)機(jī)額定電流。 c、交流電磁鐵、中間繼電器線保、電感線圈等負(fù)載時(shí)，選取SSR的電流等級(jí)宜大于等于4倍的負(fù)載額定電流，變壓器時(shí)要求大于等于5倍變壓器初級(jí)額定電流，特種感性、容性負(fù)載則應(yīng)根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)還須放大SSR的電流余量。 d、電力補(bǔ)償電容器類負(fù)載時(shí)，選取SSR的電流等級(jí)須大于5倍的負(fù)載額定電流。 （注：由于SSR內(nèi)部的可控硅在負(fù)載短路時(shí)的過流燒毀速度與快速熔斷器的熔斷速度在同

14、一數(shù)量級(jí)內(nèi)，故快速熔斷器并不能百分之一百地保護(hù)SSR。選取快速熔斷器的電流等級(jí)的原則為略大于最大負(fù)載電流，而固體繼電器的電流等級(jí)則盡可能大，這樣快熔就能比較可靠地保護(hù)SSR。電動(dòng)機(jī)、電力補(bǔ)償電容器類負(fù)載因有很大的開啟沖擊電流，故宜選取空氣開關(guān)作保護(hù)?？諝忾_關(guān)分“慢速”和“快速”兩類：“慢速”類主要應(yīng)用于如電動(dòng)機(jī)、電力電容器等有很大啟動(dòng)沖擊電流的負(fù)載；“快速”類主要應(yīng)用于阻性、其他感性類負(fù)載。空氣開關(guān)的保護(hù)速度低于快熔，因此在負(fù)載短路時(shí)也不能百分之一百地保護(hù)SSR。） 6、SSR的發(fā)熱與散熱： 單相SSR在導(dǎo)通時(shí)的最大發(fā)熱量按實(shí)際工作電流×1.5W/A來計(jì)算，在散熱設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮到環(huán)境溫度，通風(fēng)條件（自然冷卻、風(fēng)扇冷卻）及SSR安裝密度等因素。 具體見“E頁(yè)器件的發(fā)熱及散熱器的選擇”。 固體繼電器與散熱器安裝面間須涂一薄層導(dǎo)熱硅脂。 7、電