SSR固态继电器

1、Solid state relays ssr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

2、时，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

3、SSR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工作原理固态继

4、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

5、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一三极管、光一双向可控硅、光一二极管阵列（光一伏）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

6、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，第1页共10页因此又被称为“无触点开关”。相对于以往的“线圈一簧片触点式”

7、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108"109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，甚至会导致严重当机。比较常用

8、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

9、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，如图2所示。图中交流电

10、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。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。山区为幅值大于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。 Liu" E.ahi，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

11、截止，这样使 V3触发导通，从而使 V 4的控制极上得到从 R6r URV 3URR7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中的山区内时，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。

12、SSR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/s）大大高于双向晶闸管的换向指标（10V/ 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，可选用过零型继电器，这样可延长负

14、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（40C 80 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，因过流和负载短路会造成 SSR内部输出可控

15、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，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

16、.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、电磁十扰小、无噪声、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

17、规使用的电磁继电器比较（见表 1）;表1电磁继电器与固态继电器比较项目类型固态继电器（SSR）电磁继电器（EMRJ灵敏度商入电压范更宽.唾听功率便，可以 和逻辑集成电路芸容不需要加爆抻器或驱动H具有高灵敏度.控制功率 小的特点 推动功T<30Bw控*J电压较窄，需加驱动电蹈丈敏 度差，一股存几百童荒寿命和可靠性无初械适功零部咛，可在呻击振动 环境工作，由固态器件完成触点功 能.具有寿奇长虱毒供高特点对神击，振动环境我敏理、触点寿奇较新、可靠性较低，切换速度切挨速度快.几虽秒切换速度一段大于1 Oms电磁干扰因决大务数爻流输出固态地聘器帽 出是一个零电压升关，引频干队我小因本身技固以及触点

18、畦制会肓较大 的电磕干杭导通压降导通管压降大，断开有漏电流导通任陪小住牲聘阳小，断升无篇珥渝控制触 点、通 用性&态坦电帝一瞬为单肉单排形式对 外控制.如需若坷特换控制孩避 堂直流通用性差如对外进行多蜥控割较易，可变真 流通用.在升关控制过程中常伴有几昭到几十ns敢料动2. 固态继电器分类（按输出负载电源分）2.1交流固态继电器2.1.1按开关方式分a.电压过零导通型（简称过零型）b.电压随机导通型（简称随机型）2.1.2按输出开关元件分a.双向可控硅输出型b.单向可控硅反并联型（增强型）2.1.3按安装方式分a.焊针式：线路板用，一般为小电流规格B.装置式：可配置散热器安装固定在金届

19、底板上,大电流规格2.2直流固态继电器2.2.1按输入端分a.光隔离型 b.高频磁隔离，变压器耦合2.2.2按输出端分a.大功率三极管b.功率场效应管2.3交直流固态继电器a.光伏耦合器 b.磁隔离3. 典型交直流固态继电器原理分析3.1交流固态继电器（过零型）原理分析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，在输入电路控制端加入信号后，IC1光电耦合器内光敏三极管呈导通状态，R1申接电阻对输入信号进行限流，以 保证光耦合器不致损坏。LED发光二极管指示输入端控制信号，VD1可防止当输入信号正负 极性接反时以保护光耦IC1 o图1V1在线路中起到交流电压检测作用，使固态继电

20、器在电压过零时开启、负载电流过零时关 断。当IC1光敏三极管截止时（控制端无信号输入时），V1通过R2获得基极电流使之饱和导 通，从而使SCR可控硅门极触发电压UG俄箝在低电位而处丁关断状态，最终导致BTA双向 可控硅在门极控制端R6上无触发脉冲而处丁关断状态。当IC1光敏三极管导通时（控制端有信号输入时），SCR<控硅的工作状态由交流电压零点 检测三极管V1来确定其工作状态。如电源电压经R2与R3分压，A处电压大丁过零电压时 （VA>VBE1）, V1处饱和导通状态，SCR BTA可控硅都处丁关断状态；如电源电压经 R2与 R3分压，A处电压小丁过零电压时（V/A> VBE

21、1 V1处截止状态，SC时控硅通过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 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3。第6页共10页JIuwwvJi.tAAA/VVA屯H，vWv垣善型固态姓龟谱图2111 h 负

22、 技 也*3. 2宜流固态继电器原理分析WVV随机里虬恣瘦电器图3图4直流固态继电SM3在输入控制回路中，电阻R1申接在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

23、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，焊接时应在温度小丁 250C、时间小丁 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，由丁热量来不及散发，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。

24、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变压器电机降额系数10. 80. 50 50 50. 2农2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。4.3使用环境温度的影响固态继电器的负载能力受环

25、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 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，

26、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睡用500V-600V压敏电阻，380V 时可选用800V-900V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，可考虑在输入端申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十扰，射频十扰源，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

27、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。第11页共10页法国赛德CELDUC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（

28、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，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

29、，SGT系列，SVT系列，SWT/SIT系列（固态接触器）；马达控制：SG9-SW9-反向开 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： 01355