SSR固态继电器

1、Solid state relaysSSR固态继电器以触发形式，可分为零压型（Z）和调相型（P）两种。在输入端施加合适的控制信号VIN时,P型SSR立即导通。当 VIN撤销后,负载电流低于双向可控硅维持电流时（交流换向）,SSR关断。Z型SSR内部包括过零检测电路，在施加输入信号 VIN时,只有当负载电源电压达到过零区时,SSR才能导通,并有可能造成电源半个周期的最大延时。Z型SSR关断条件同P型，但由于负载工作电流近似正弦波，高次谐波干扰小 ,所以应用广泛。先锋公司电子厂SSR由于采用输出器件不同，有普通型（S,采用双向可控硅元件）和增强型（HS，采用单向可控硅元件）之分。当加有感性负载时，

2、在输入信号截止t1之前，双向可控硅导通，电流滞后电源电压900（纯感时）。t1时刻,输入控制信号撤销，双向可控硅在小于维持电流时关断（t2）,可控硅将承受电压上升率dv/dt很高的反向电压。这个电压将通过双向可控硅内部的结电容，正反馈到栅极。如果超过双向可控硅换向dv/dt 指标（典型值 10V/ s，将引起换向恢复时间长甚至失败。单向可控硅（增强型SSR）由于处在单极性工作状态，此时只受静态电压上升率所限制（典型值200V/ s）,因此 增强型固态继电器 HS系列比普通型 SSR的换向dv/dt指标提高了 5 20倍。由于采用两只大功率单向可控硅反 并联,改变了电流分配和导热条件，提高了 S

3、SR输出功率。增强型 SSR 在大功率应用场合 ，无论是感性负载还是阻性负载，耐电压、耐电流冲击及产品的可靠性，均超过普通固态继电器 ，并达到了进口产品的基本指标，是替代普通固态继电器的更新产品。固态继电器的应用S 系列固态继电器 ，HS 系列增强型固态继电器、可以广泛用于:计算机外围接口装置 ，恒温器和电阻炉控制、交流电机控制、中间继电器和电磁阀控制、复印机和全自动洗衣机控制、信号灯交通灯和闪烁器控制、照明和舞 台灯光控制、数控机械遥控系统、自动消防和保安系统、大功率可控硅触发和工业自动化装置等。在应用中需要 考虑下述问题。固态继电器原理 2007-03-28 16:511固态继电器的分类与

4、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

5、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

6、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、双向可控硅等半导体组件）的开关特性，达到无触点、无火花、而能接通和断开电路的目的，因此又被称为“无触

7、点开关”。相对于以往的“线圈一簧片触点式”继电器（Electromechanical Relay, EMR） , SSR没有任何可动的机械零件，工作中也没有任何机械动作，具有超越EMR的优势，如反应快、可靠度高、寿命长（SSR的开关次数可达108109次，比一般EMR的106高出百倍）、无动作噪声、耐震、耐机械冲击、具有良 好的防潮防霉防腐特性。这些特点使SSR在军事、化工、和各种工业民用电控设备中均有广泛应用。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EMR那样产生一系列对计算机的干扰，甚

8、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

9、关断，因此在导通瞬间可能产生较大的干扰。1. 2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、R5、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1025V或-（1025）V区域内进行触发，如

10、图2所示。图中交流电压分三个区域，1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。H区为1025V和-（1025）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。川区为幅值大于25V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-（1025）V或1025V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

11、V3触发导通，从而使 V 4的控制极上得到从 R6 UR t V 3t URR7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中的川区内时，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1025V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土 25V，即认为在此区域内，只要加入输入信号，过零触发型AC SSR都能导通。当输入端电压信号撤除后，光耦合器中的光敏晶体管截止，V1饱和，V3截止，但此时V4仍保持导通，直到负载电流随电源电压减小到小于双向晶闸管的维持电流时，SSR才转为截止。SSR

12、的输出端器件可分为双向晶闸管和两只单向晶闸管反并联形式。若负载为电动机一类的感性负载，则其静态电压上升率 dv/dt是一个重要参数。由于单向晶闸管静态电压上升率（200V/卩s）大大高于双向晶闸管的换向指标（10V/卩s）,因此若采用两只大功率单向晶闸管反并联代替双向晶闸管，一方面可提高输出功率； 另一方面也可提高耐浪涌电流的冲击能力，这种SSR称为增强型SSR。2 .选型使用时应注意事项2 .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250C、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

13、值的 1/2以内使用。2 .2各种负载浪涌特性对 SSR的选择许多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

14、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。2 .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（40C80 C ）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。2 .4 过流、过压保护措施在继电器使用时，因过

15、流和负载短路会造成 SSR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。2 .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。2 .6 在具体使用时

16、 ，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。2 .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。2 .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。2 .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。固态继电器的应用浅析固态继电器（Solid State Relay ,缩写SSR）是用分离的电子元器件、集成电路（或芯片） 及混合微电路技术结合发展起来的一种具有继电特性的无触点式电子开关。 具有寿命长、 可 靠性高、开关速度快、电磁干扰小、无噪

17、声、无火花等特点，可广泛应用于航天、航海、家 电、机床、通讯、化工、煤矿等工业自动化等领域。与常规使用的电磁继电器比较（见表 1）；表1电磁聊电器与周态無电器比较项目类型固态继电器（SSR）电磁继电器（EMR J灵敏度询入电压范先寬.婪功功率低可以 和逻辑望成亀路兼客不粽要加握沖 亚要动器貝有高灵敏度.控制功率 小的持点 轅幼功TVBE1）, V1处饱和导通状态，SCR BTA可控硅都处于关断状态；如电源电压经 R2与 R3分压，A处电压小于过零电压时（VA VBE1 V1处截止状态，SCR可控硅通过R4获得触 发信号而导通,从而使BTA在R6上也获得触发信号也呈导通状态,对负载电源进行关断控

18、 制。如此时控制端信号关断后,负载电流也随之减小至BTA双向可控硅的维持电流IH时可自 行关断,切断负载电源。交流过零型固态继电器，因有其电压过零时开启，负载电流过零时关断的特性。它的最大接 通、关断时间是半个电源周期，在负载上可得到一个完整的正弦波形。也相应的减少了对负 载的冲击。而在相应的控制回路中产生的射频干扰也大大减少。 过零型与随机型的工作波形 图分别见图2和图3o: A A / / /_输入5f r阳1电v/VW1UwwvWVV3. 2直流恤I态继电器原理分析图4 口流网态继电器原理在输入控制回路中，电阻R1串接在IC1光电耦合器输入端对其发光管进行限流保护，发光 管LED对输入控

19、制信号给予指示，VD1对输入端的反偏电压进行保护。当控制端无信号输入 时，IC1光电耦合器中的光敏三极管呈截止高阻状态，V1通过R2获得其基极电流使之饱和导通,从而导致V2、V3 V4均处在截止状态，使其固态继电器呈关断状态。当控制端有信号输入时，IC1中光敏三极管导通，使V1呈截止状态，从而使V2、V3 V4 导通使其固态继电器呈接通状态，并将电源加至负载上，直流固态继电器的输出端随着输入 端信号的加入而导通，信号的消失而关断。第6页共10页另外，大功率低电压的直流固态继电器的输出开关普遍采用功率场效应管来替代功率三极管 以此来降低输入功率。4. 选型使用时应注意事项4.1在选用小电流规格印

20、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250C、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。4.2各种负载浪涌特性对SSR的选择许多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）。负载类型电阻电热白,炽灯交流电磁铁娈压器电机降额系数10. 80. 50 50 50. 2表2如

21、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。4.3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

22、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 C 80C）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。4.4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-90

23、0V压敏电阻。4.5 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。4.6 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。4.7 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。4.8 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。4.9 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。法国赛德 CELDUC

24、固态继电器celduc 的应用范围 :1. 加热系统 :注塑,电炉,功率分配 ,空调,纺织,家用加热 ,红外线加热 ,干燥设备 ,热塑成型 .2. 马达启动 :泵,压缩机 ,注塑设备 ,传送带 ,风扇 .3. 照明系统 :公共照明 ,电影院 ,舞台灯光 ,机场航道灯光 ,道路照明等 .4. 控制系统 :PLC 界面 ,加热元件控制 ,螺线管阀门 ,接触器线圈 ,光偶合传感器 .5. 其它 :变压器启动 ,功率因数校正 ,不间断电源 ,能量转换 ,电容器控制 . celduc 产品 :模块:SLIM系列（微型）,SP-ST系列（标准）,WE-SS系列输入/输出模块，XK系列，SK系列,SN8系列

25、，SHT系列.功率继电器:SOFTLIFE系列-无需散热器,SF系列,SCF系列,SCFL EMC优化系列（低电磁辐射-低RFI）,SP7/SP8系 列.okpac固态继电器:SC系列,SO7系列,SO8系列,SO9系列,SOR系列,CELPAC系列.带诊断的功率固态继电器:SILD系列,SOD系列.变压器启动 :SCP 系列.celpac 系列：单相 SIL/SIM 系列,SIC/SIR/SIP 系列；二相固态继电器 SCB系列，二相okpac系列SOB,celpac系列SIB;三相固态继电器:SCT系列,SGT系列,SVT系列,SWT/SIT系列（固态接触器）;马达控制:SG9-SW9-反

26、向开 关，软启动 器SMCV-SMCW,SG4 系列（相位 控制 器）,SG5系列（全波脉冲 控制器）,SLx4/SO4系列（比例控制器）,SWG5系列（单相功率控制器）,SWG8系列（三相功率控制器）;直流继电器系列 :SLD/SPD/SKD/SKLD/XKD/SCC/SGC/SCM/SOM,SVTS-SWTA 系列 ;四极固态继电器 SCQ系列；特殊继电器：SAS,SG,ST系列.附件：散热器，保护盖，螺丝套件，散热器导热垫。电子传感器，液位传感器，atex传感器，由于PCB的传感器，螺丝安装传感器，管状传感器，PMG系列，安全传感器，控制磁铁，裸露的磁铁。干簧开关和水银倾斜开光，DIP封装的干簧继电器，高电压继电器，D和R系列干簧继电器，法国赛德 CELDUC 固态继电器联 系 人：王 占 晶 技术工程师移动电话：013552266999 013146483850热电偶 热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一。其优点是： 测量精度高。因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响。 测量范围广。常用的热电偶从 -50+1600 C均可边续测量，某些