固體繼電器技術(shù)

1、固體繼電器技術(shù)固體繼電器（SSR）是繼電器技術(shù)發(fā)展的一大趨勢(shì)，也是近幾年市場(chǎng)需求增長(zhǎng)最快的繼電器，在全球繼電器中的比例約為8%。據(jù)預(yù)測(cè)，2001-2004年世界固體繼電器年均增長(zhǎng)率約為8.4%。受測(cè)試設(shè)備、工業(yè)控制系統(tǒng)及PC應(yīng)用的刺激，2003年對(duì)工業(yè)用SSR的需求增長(zhǎng)兩倍左右。通訊、微處理器控制及安全設(shè)備用的SSR需求增長(zhǎng)20%以上。據(jù)Frost & Sullivan報(bào)告，有從機(jī)電繼電器轉(zhuǎn)向較貴的固體繼電器趨勢(shì)。固體繼電器的主要優(yōu)點(diǎn)是：（1） 無(wú)運(yùn)動(dòng)零部件，無(wú)機(jī)械磨損，無(wú)動(dòng)作噪聲，無(wú)機(jī)械故障，可靠性高；（2） 無(wú)燃弧觸點(diǎn)，無(wú)觸點(diǎn)間的火花、電弧，無(wú)觸點(diǎn)抖動(dòng)和磨損，對(duì)外干擾??；（3） 開(kāi)

2、關(guān)速度迅速，動(dòng)作時(shí)間可達(dá)10-3S以下；（4） 靈敏度高，控制功率小，可達(dá)10-3以下，能很好地與TTL、CMOS電路兼容；（5） 抗沖擊振動(dòng)性能優(yōu)良，容易實(shí)現(xiàn)“零”壓切換；（6） 一般用絕緣材料灌封成全封閉整體，所以具有良好的防潮、防霉、防腐性能，防爆性能也極佳；（7） 半導(dǎo)體器件作為開(kāi)關(guān)工作，壽命長(zhǎng)；（8） 易實(shí)現(xiàn)附加功能。與電磁斷電器相比，SSR有以下弱點(diǎn)：（1） 固體“觸點(diǎn)”導(dǎo)通時(shí)有一定的壓降，可達(dá)1-2V，消耗一定的功率，直接影響SSR所控制的最大負(fù)電流和所允許的最高環(huán)境溫度，過(guò)載能力差，易導(dǎo)致熱損壞；（2） 固體“觸點(diǎn)”斷開(kāi)時(shí)存在一定的漏電流，使輸出回路不能真正斷電；（3） 易受溫

3、度和幅射影響，參數(shù)穩(wěn)定性能差。由于它對(duì)瞬態(tài)失誤極敏感，有時(shí)要求附加保護(hù)器件；（4） 一般來(lái)說(shuō)，體積比機(jī)電式繼電器大，價(jià)格貴，對(duì)功率負(fù)載，還要加裝散熱片，進(jìn)一步增加了空間與成本；（5） 實(shí)現(xiàn)多組和多組轉(zhuǎn)換較為困難；（6） 直流SSR一般分正極和負(fù)極輸出端，使用中通用性差；（7） 通、斷阻抗比遠(yuǎn)小于有觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)，抗干擾能力差。這些弱點(diǎn)的存在，使SSR的應(yīng)用在一些方面受到限制。因而，SSR和機(jī)電繼電器將會(huì)較長(zhǎng)期共存，互為補(bǔ)充、相互促進(jìn)、結(jié)合發(fā)展，兩者將以各自的獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，在其最適合的領(lǐng)域里得到廣泛的應(yīng)用。SSR在美國(guó)和日本發(fā)展較快。在美國(guó)SSR占其繼電器市場(chǎng)份額達(dá)10%以上。而我國(guó)僅占繼電器市場(chǎng)1%左

4、右，市場(chǎng)潛力較大。據(jù)預(yù)測(cè)，我國(guó)SSR市場(chǎng)將以每年20%的速度遞增，主要在電信、航空電子固體繼電器使用中應(yīng)注意的問(wèn)題SSR性能參數(shù)測(cè)試時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1）測(cè)試直流SSR接通和關(guān)斷電壓時(shí)，輸入電壓不能長(zhǎng)時(shí)間處于接通與關(guān)斷之間，否則輸出端功耗急劇上升，容易燒壞輸出開(kāi)關(guān)元件。（2）測(cè)試中不要隨意加快動(dòng)作速率（一般輸入信號(hào)的一個(gè)周期長(zhǎng)應(yīng)為接通和關(guān)斷時(shí)間之和的10倍以上）,否則因動(dòng)態(tài)開(kāi)關(guān)損耗大無(wú)法工作，甚至燒壞輸出開(kāi)關(guān)元件。（3）測(cè)試時(shí)，首先要了解輸出電流與殼溫（環(huán)境溫度）之間的關(guān)系曲線（殼溫上升或不帶散熱器時(shí)額定輸出電流會(huì)下降），避免過(guò)載引起永久性失效。（4）SSR在關(guān)斷狀態(tài)下輸出兩端不能實(shí)現(xiàn)完全的

5、隔離，存在一定的漏電流,在較高電壓下測(cè)試介質(zhì)耐壓和絕緣電阻在使用時(shí)，易發(fā)生觸電事故。輸出兩端絕不可測(cè)試絕緣電阻或耐壓。SSR使用中應(yīng)注意的問(wèn)題（1）在實(shí)際使用時(shí)，必須使產(chǎn)品的實(shí)際使用條件完全符合產(chǎn)品各項(xiàng)參數(shù)和特性曲線的要求。（2）SSR受溫度影響較大，使用時(shí)要考慮好散熱(一般負(fù)載電流>5A時(shí)應(yīng)裝散熱片)，當(dāng)環(huán)境溫度高時(shí)，SSR的負(fù)載能力必然相應(yīng)下降，因此選用SSR時(shí)須留有一定的余量。 請(qǐng)登陸:輸配電設(shè)備網(wǎng) 瀏覽更多信息（3）當(dāng)繼電器處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，將承受P=V（管壓降）×I（負(fù)載）的耗散功率。因此必須根據(jù)實(shí)際工作環(huán)境，合理選用散熱器的尺寸或降低負(fù)載電流使用。（4）SSR不允許過(guò)

6、壓過(guò)流工作。由于白熾燈、電爐等負(fù)載的“冷阻”特性，將導(dǎo)致開(kāi)通瞬間的浪涌電流（一般為額定負(fù)載電流的7倍或更大）。對(duì)此類負(fù)載，負(fù)載能力應(yīng)留有充分的余量。（5）在實(shí)際運(yùn)行中負(fù)載短路極易造成繼電器損壞。應(yīng)采用快速熔斷器和空氣開(kāi)關(guān)保護(hù)，避免因負(fù)載短路造成繼電器損壞。（6）輸入工作電壓的波動(dòng)系數(shù)應(yīng)保證在5%以內(nèi)。（7）為了確保繼電器正常工作，環(huán)境溫度較低時(shí)應(yīng)適當(dāng)增大輸入電流，溫度較高時(shí)應(yīng)適當(dāng)減小輸入電流值。（8）若輸入電壓過(guò)高，接近或超過(guò)極限時(shí)，可外接限流電阻。（9）若用IC直接驅(qū)動(dòng)繼電器輸入時(shí)，應(yīng)有足夠的負(fù)載能力和盡可能低的“0”電平輸入。輸出端工作條件：為確保SSR可靠工作，必須正確使用繼電器的最大極

7、限參數(shù)和采取必要的保護(hù)方法。（1） 峰值電壓選擇：對(duì)于不同性質(zhì)的負(fù)載應(yīng)正確選擇繼電器的最大峰值電壓。電感負(fù)載：應(yīng)選取線路電壓（有效值）的2-3倍。 請(qǐng)登陸:輸配電設(shè)備網(wǎng) 瀏覽更多信息純電阻負(fù)載：應(yīng)選取線路電壓（有效值）的1.5-2倍。（2） 輸出端RC浪涌吸收回路：繼電器的內(nèi)部裝有RC浪涌吸收網(wǎng)絡(luò)?？筛鶕?jù)實(shí)際需要外接RC吸收網(wǎng)絡(luò)。（3） 電源端使用RC浪涌吸收回路：以消除電網(wǎng)在切換時(shí)產(chǎn)生的瞬變電壓對(duì)繼電器造成的損壞。（4） SSR開(kāi)路時(shí)，開(kāi)路電阻不是無(wú)窮大，產(chǎn)生一定的漏電流，設(shè)計(jì)線路時(shí)要注意到。SSR常見(jiàn)失效及原因分析1、繼電器不斷開(kāi)：（1） 負(fù)載電流大于SSR的額定切換電流，這樣會(huì)使繼電器永

8、久短路，此時(shí)應(yīng)使用額定電流較大的SSR。（2） 在繼電器所處的環(huán)境溫度下，對(duì)于所承受的電流來(lái)說(shuō)如散熱不良，會(huì)損壞輸出半導(dǎo)體器件，此時(shí)應(yīng)使用較大的或更有效的散熱片。（3） 線電壓瞬變引起SSR輸出部分穿通，此時(shí)應(yīng)使用額定電壓較高的SSR或提供額外的瞬態(tài)保護(hù)電路。（4） 使用的線電壓高于SSR的額定電壓。2、切斷輸入后SSR才斷開(kāi)：在SSR應(yīng)該斷開(kāi)的時(shí)候，測(cè)量輸入電壓，如果測(cè)得的電壓低于必須釋放電壓，表明斷電器的釋放電壓太低，應(yīng)更換繼電器如果測(cè)得的電壓高于SSR的必須釋放電壓，則是SSR輸入端前面的線路有問(wèn)題，必須改正。3、繼電器不導(dǎo)通（1） 在繼電器應(yīng)該導(dǎo)通時(shí)，測(cè)量輸入電壓，如果該電壓低于必須動(dòng)

9、作電壓，表明SSR輸入端前面的線路有問(wèn)題；如果輸入電壓高于必須動(dòng)作電壓，查對(duì)電源極性并在必要時(shí)加以更正。（2） 測(cè)量SSR的輸入電流，如無(wú)電流，則系SSR開(kāi)路，該繼電器有故障；如果有電流，但低于繼電器的動(dòng)作值，是SSR前面的線路有問(wèn)題，必須改正。（3） 檢查SSR的輸入部分，測(cè)量SSR輸出兩端的電壓，如果電壓低于1V，表明繼電器以外的線路或負(fù)載開(kāi)路并應(yīng)進(jìn)行修理；如果存在線電壓，則可能是負(fù)載短路，使電流過(guò)大引起繼電器失效。繼電器工作不規(guī)則（1） 檢查所有接線是否正確、連接不牢或不正確產(chǎn)生的故障。（2） 檢查輸入和輸出的引線是否在一起。（3） 對(duì)于非常靈敏的SSR，噪聲也能耦合到輸入端而引起不規(guī)則導(dǎo)通。交流電動(dòng)機(jī)或螺線管負(fù)載造成顫動(dòng)由于交變的dv/dt問(wèn)題，SSR可以有半周波動(dòng)，此時(shí)，采用緩沖器是有幫助的。固體繼電器技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)請(qǐng)登陸:輸配電設(shè)備網(wǎng) 瀏覽更多信息SSR一般由三個(gè)部分組成：輸入（控制電路）部分、隔離（或耦合）部分和輸出（或負(fù)載電路）部分。與機(jī)電繼電器相比，耦合部分是固態(tài)繼電器關(guān)鍵之一。按隔離形式SSR分為光隔離型與磁隔離型。光隔離式和變壓器式隔離直流性能比較如表1所示。光隔離式線路簡(jiǎn)單，可以做到全硅化，輸入電壓范圍大，靈敏度高，輸出線路可以構(gòu)成多種形式，但由于光耦中的