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，簡稱SSR。它是用半導體器件代替?zhèn)鹘y(tǒng)電接點作為切換裝置的具有繼電器特性的無觸點開關(guān)器件，單相SSR為四端有源器件，其中兩個輸入控制端，兩個輸出端，輸入輸出間為光隔離，輸入端加上直流或脈沖信號到一定電流值后，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的測試電路：當輸入電流為零時，電壓表測出的電壓為電網(wǎng)電壓，電燈不亮（燈泡功率須25W以上）；當輸入電流達到一定值以后，電燈亮，電壓表測出的電壓為SSR導通壓降（在3V以下）。（請初次使用者務必注意：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式的繼電器、接觸器，請參考后面的注意事項）。SSR優(yōu)缺點 固體繼電器工作可靠，壽命長，無噪聲，無火花，無電磁干擾，開關(guān)速度快，抗干擾能力強，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，以微小的控制信號達到直接驅(qū)動大電流負載。主要不足是存在通態(tài)壓降（需相應散熱措施），有斷態(tài)漏電流，交直流不能通用，觸點組數(shù)少，另外過電流、過電壓及電壓上升率、電流上升率等指標差。 SSR的使用場合 固體繼電器目前已廣泛應用于計算機外圍接口裝置，電爐加熱恒溫系統(tǒng)，數(shù)控機械，遙控系統(tǒng)、工業(yè)自動化裝置；信號燈、閃爍器、照明

3、舞臺燈光控制系統(tǒng)；儀器儀表、醫(yī)療器械、復印機、自動洗衣機；自動消防，保安系統(tǒng)，以及作為電網(wǎng)功率因素補償?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通型（簡稱過零型）和隨機導通型（簡稱隨機型）；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。過零型與隨機型SSR的區(qū)別 當輸入端施加有效的控制信號時，隨機型

4、SSR輸出端立即導通（速度為微秒級），而過零型SSR則要等到負載電壓過零區(qū)域(約±15V)時才開啟導通。當輸入端撤消控制信號后，過零型和隨機型SSR均在小于維持電流時關(guān)斷。雖然過零型SSR有可能造成最大半個周期的延時，但卻減少了對負載的沖擊和產(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)場合中應用最為廣泛。 隨機型SSR的特點是反應速度快，它可以控制移相觸發(fā)脈沖達到方便地改變交流電網(wǎng)電壓，從而應用于精確地調(diào)溫、調(diào)光等阻性負載及部分感性負載場合。雙向可控硅輸出的普通型與單向可控硅反并聯(lián)輸出的增強型的區(qū)別 在感性負載的場合，當SSR由通態(tài)關(guān)斷時，由于電流、電壓的相位不一致，將產(chǎn)

5、生一個很大的電壓上升率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(典型值為10V/s)則將導致延時關(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載場合宜選取增強型SSR。 不同電流等級的固體繼電器的外形及使用場合 2、使用場合的區(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，固定單只長條形SSR的散熱器可選擇F-80及A系列散熱器等；三相負載功率較大時一般多采用三

7、只長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），三只長條形SSR裝在一只帶風扇冷卻的A系列散熱器上作為一個三相功率組件（散熱器上裝一只75度溫度開關(guān)）。220V，380V和480V電壓等級的固體繼電器的性能指標區(qū)別過零型SSR基本恒流源輸入特性與隨機型SSR串電阻限流輸入特性的性能指標區(qū)別 固體繼電器均為電流驅(qū)動型。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級的驅(qū)動電流，在輸入大于等于5mA電流時，均可靠觸發(fā)SSR使輸出端導通。過零型SSR的恒流源特性：在32伏以內(nèi)時，已使

8、電流自動限制在25mA之內(nèi)，用戶可直接驅(qū)動而不必再串入限流電阻。 我公司生產(chǎn)的單相隨機型SSR為串電阻限流型，驅(qū)動電流為10mA級，當用戶驅(qū)動電壓超過5Vdc 時，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1、SSR為電流驅(qū)動型在邏輯電路驅(qū)動時應盡可能采用低電平輸出進行驅(qū)動，以保證有足夠的帶負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)動的電路圖：2、SSR輸入端的串并聯(lián) 多個SSR的輸入端可以串、并聯(lián)，但應滿足每個SSR高電平時，過零型觸發(fā)電流大于5mA，隨機型大于10mA,低電平電壓小于1V。也即并聯(lián)驅(qū)動電流應大于多個SSR的輸

9、入電流之和;串聯(lián)時驅(qū)動電壓應大于多個開啟電壓（以4V計算）之和。3、RC吸收回路和斷態(tài)漏電流以及測試SSR時應注意的事項 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，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10W以上功率的負載（如電機）基本無影響，10A以上的SSR漏電流對50W以上功率的負載基本無影響。另外在實際應用大感性負載場合，還可以在SSR兩輸出端再并聯(lián)RC吸收回路以保護SSR。 有些用戶如負載功率小(如中間繼電器、接觸器的線圈、電磁吸鐵微功率電動機等負載)我們可以定制漏電流小于1mA的固體繼電器（相應SSR型號后加e)。 用于功率擴展場合

10、的固體繼電器（型號后加E），在其內(nèi)部應無RC回路，這是由于RC回路的充放電會產(chǎn)生誤動作。 萬用表電阻檔測量出固體繼電器交流兩端電阻接近為零時，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載的電路（見說明書第一頁）。 4、固體繼電器電壓等級的選取及過壓保護 當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，固體繼電器內(nèi)的元件便會被電壓擊穿而造成SSR損壞，選取合適的電壓等級和并聯(lián)壓敏電阻可以較好地保護SSR。 a、交流負載為220V的阻性負載時可選取220V電壓等級的SSR。 b、交流負載為220V的感性負載或交流負載為380V的阻性負載時可

11、選取380V電壓等級的SSR。 c、交流負載為380V的感性負載時可選取480V電壓等級的SSR（480V等級的SSR還具有更高的靜態(tài)dv/dt指標）；其他要求特殊、可靠性要求高的場合如電力補償電容器切換、電動機正反轉(zhuǎn)等均須選取480V電壓等級的SSR。 d、交流負載的電壓小于100VAC以下場合時，選擇固體繼電器最好向我公司咨詢定制。 SSR過壓的保護：除SSR內(nèi)部本身有RC吸收回路保護外，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SSR的目的，故應用本公司SSR，如采用壓敏電阻，請盡量選定在上述范圍內(nèi)。5、固體繼電器電流等級的選取及過流保護 過流（最嚴重的情況為負載短路）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)是過流保護方法之一，小容量SSR也可選用保險絲；許多負載在接通瞬間會產(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，保證一定的電流余量是極其重要的。 a、阻性負載時，選取SSR的電流等級宜大于等于2倍的負載額定電流。 b、負載為交流電動機時，選取SSR的電流等級須大于等于6-7倍的電動機額定電流。 c、交流電磁鐵、中間繼電器線保、電感線圈等負載時，選取SSR的電流等級宜大于等于4倍的負載額定電流，變壓器時要求大于等于5倍變壓器初級額定電流，特種感性、容性負載則應根據(jù)實際經(jīng)驗還須放大SSR的電流余量。 d、電力補償電容器類負載時，選取SSR的電流等級須大于5倍的負載額定電流。 （注：由于SSR內(nèi)部的可控硅在負載短路時的過流燒毀速度與快速熔斷器的熔斷速度在同

14、一數(shù)量級內(nèi)，故快速熔斷器并不能百分之一百地保護SSR。選取快速熔斷器的電流等級的原則為略大于最大負載電流，而固體繼電器的電流等級則盡可能大，這樣快熔就能比較可靠地保護SSR。電動機、電力補償電容器類負載因有很大的開啟沖擊電流，故宜選取空氣開關(guān)作保護?？諝忾_關(guān)分“慢速”和“快速”兩類：“慢速”類主要應用于如電動機、電力電容器等有很大啟動沖擊電流的負載；“快速”類主要應用于阻性、其他感性類負載?？諝忾_關(guān)的保護速度低于快熔，因此在負載短路時也不能百分之一百地保護SSR。） 6、SSR的發(fā)熱與散熱： 單相SSR在導通時的最大發(fā)熱量按實際工作電流×1.5W/A來計算，在散熱設計時，應考慮到環(huán)境溫度，通風條件（自然冷卻、風扇冷卻）及SSR安裝密度等因素。 具體見“E頁器件的發(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熱硅脂。 7、電