固态继电器
固态继电器（Solid State Relay，缩写：SSR）是由半导体控制负载流经固态开关的无接点继电器，输入端系利用发光二极管、光晶体管、功率晶体等半导体电路所组成光耦合器，经内部控制电路触发输出端的硅控整流器（SCR）或双向硅控整流器（TRIAC）进而导通负载电流，因此可以接受低压直流或交流信号输入之后，进而导通高压、高功率之输出电流，具隔离输出入及控制高功率输出电流之效果。[1]
有些SSR也包含了突波保护器或过零侦测器以减少由暂态突波的冲击或交流电压变换时负载电流所产生火花。虽然元件中半导体能散热，但是SSR经常还是需要加装散热装置上以减少本体温度升高。[2] SSR通常使用在传统电磁继电器在快速ON/OFF周期时容易损坏的应用，一般用SSR有高达10万次开关周期生命，而且SSR还可以使用传统CMOS及TTL逻辑电路去激磁。[2]:P.77~P.79
可用于取代一般电磁继电器，广泛使用于数位程序控制装置。
工作原理[编辑]
与继电器（Relay）的基本原理相似，具有一侧主控端与一侧受控端；SSR 的主控端与受控端中间利用光耦合隔离，主控端加上直流或交流信号达到临界电压值或临界电流值时，受控端就能从断路转变成通路状态，所以可以让小功率信号控制受控端的通路或断路，进而控制大功率负载的开或关。[1]:77
因为SSR主控端与受控端间由光耦合器控制，可阻隔主控端与受控端之间的干扰和绝缘问题。当负载较大时，可在负载两端并联压敏电阻（Varistor）吸收突波，避免损坏SSR。并联之压敏电阻其电压规格需要依照负载的电压选用之。[3]
内部组成[编辑]
固态继电器内部构造可由主控端电路、隔离耦合和受控端电路三部分组成。
类型[编辑]
依照使用场合可以分为交流输入和直流输入两大类型，其分别在交流或直流电源上做负载的开关，不可混合使用。[4]
依照包装设计不同而分成三类。
- 第一群包含2.5至40安培，可以装在散热片上的SSR，这些典型可以使用在直流或交流输入电流。交流功率开关元件是TRIAC或是双SCR。
- 第二群由8安培，120至240伏特输出，并包装成适于散热片或面板装置的SSR所组成。这些元件有内部突波吸收器（暂态保护线路）及压入即动作端子（Push-On Terminal）给信号及电力连接。
- 第三群处理0.3至4安培，交流120至240伏特输出。这种元件可以装在印刷电路板上，典型高度在0.45英寸。[2]
优缺点[编辑]
大多数SSR以阻燃型环氧树脂为原料，采用灌封技术，使与外界隔离，具有良好的耐压、防潮、防腐、抗震动等性能。具有工作安全可靠且寿命长、无触点、无火花、无污染、高绝缘、超过2.5kv的高耐压、低触发电流、开关速度快、可与数位电路搭配，因为没有像传统电磁继电器使用机械接点与输入线圈，所以能在高冲击、震动状态环境下稳定工作，提高了使用寿命和可靠性，不至于产生触点燃弧火花、回跳噪音，以及电磁干扰等问题；且因为输入电压范围广，需要驱动功率低，因此可与大多数的IC电路相容，不需另加缓冲器或驱动器，所以控制功率小、灵敏度与电磁相容性相对较好，转换速率可达ms~μs等级。[1] [5]
其缺点是因为大多数SSR采用一体成型设计，所以当负载增加时，将导致温度升高，所以有必要加装散热座、保险丝，以此加强散热效果。若因负载会对SSR产生脉冲性干扰，也会容易烧毁。如果应用于电动机控制时，机构停止后线圈端仍有电流存在等缺点，而且售价相对较高于传统继电器，因此比较未受到广泛普及。[1][3] [6]
应用[编辑]
固态继电器具有强度高、可耐冲击且抗震动性强、输入端驱动电流小，可容易在电脑与数位控制电路上装置，广泛用于电脑外部链接扈装置、大功率可控硅触发和工业自动化装置等。像是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等。SSR亦广泛应用在石油化工、仪器设备、多种机械、电磁阀控制、数控机床、娱乐设施等自动化设备。特别适用于潮湿易腐蚀等恶劣环境及频繁开关。[5]
参见[编辑]
参考文献[编辑]
- ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 陈念舜. 固態繼電器耐熱超薄設計. Mechanical Tech. Magazine. 2008年4月: P.77~P.79. 外部链接存在于
|title=(帮助) - ^ 2.0 2.1 2.2 阙金木主编. 馬達與控制元件. 越吟出版社. : P140~141 [2013-08-10]. （原始内容存档于2013-08-10）.
- ^ 3.0 3.1 简诏群/作. 電機自動控制工業配線實務. 文笙出版社. 2003-02-08: P2–82~2–85 [2013-08-10]. ISBN 9789867856227. （原始内容存档于2013-08-10） （中文（台湾））.
- ^ 固態繼電器及在應用中一些問題的探討. 自动化在线. 2008-01-13. （原始内容存档于2014-08-14） （中文（中国大陆））.
- ^ 5.0 5.1 固態繼電器工作原理詳細介紹. 电子发烧友. 2009-12-11 [2013-08-10]. （原始内容存档于2013-07-01） （中文（中国大陆））.
- ^ 陈明周. 固態繼電器應用簡介 (PDF). 元智大学. 2003-11-27 [2013-08-10] （中文（台湾））.[永久失效链接]
外部链接[编辑]
- 固态继电器介绍以及其原理,VKnow影音知识网