1、精選優質文檔-傾情為你奉上固態繼電器的分類與工作原理固態繼電器(Solid State Relays,縮寫SSR)是一種無觸點電子開關，由分立元器件、膜固定電阻網絡和芯片，采用混合工藝組裝來實現控制回路(輸入電路)與負載回路(輸出電路)的電隔離及信號耦合，由固態器件實現負載的通斷切換功能，內部無任何可動部件。盡管市場上的固態繼電器型號規格繁多，但它們的工作原理基本上是相似的。主要由輸入(控制)電路，驅動電路和輸出(負載)電路三部分組成。固態繼電器的輸入電路是為輸入控制信號提供一個回路，使之成為固態繼電器的觸發信號源。固態繼電器的輸入電路多為直流輸入，個別的為交流輸入。直流輸入電路又分為阻性輸入

2、和恒流輸入。阻性輸入電路的輸入控制電流隨輸入電壓呈線性的正向變化。恒流輸入電路，在輸入電壓達到一定值時，電流不再隨電壓的升高而明顯增大，這種繼電器可適用于相當寬的輸入電壓范圍。固態繼電器的驅動電路可以包括隔離耦合電路、功能電路和觸發電路三部分。隔離耦合電路，目前多采用光電耦合器和高頻變壓器兩種電路形式。常用的光電耦合器有光三極管、光雙向可控硅、光二極管陣列(光伏)等。高頻變壓器耦合，是在一定的輸入電壓下，形成約10MHz的自激振蕩，通過變壓器磁芯將高頻信號傳遞到變壓器次級。功能電路可包括檢波整流、過零、加速、保護、顯示等各種功能電路。觸發電路的作用是給輸出器件提供觸發信號。固態繼電器的輸出電路

3、是在觸發信號的控制下，實現固態繼電器的通斷切換。輸出電路主要由輸出器件(芯片)和起瞬態抑制作用的吸收回路組成，有時還包括反饋電路。目前，各種固態繼電器使用的輸出器件主要有晶體三極管(Transistor)、單向可控硅(Thyristor或SCR)、雙向可控硅(Triac)、MOS場效應管(MOSFET)、絕緣柵型雙極晶體管(IGBT)等。固態繼電器原理 固態繼電器(Solidstate Relay, SSR)是一種由固態電子組件組成的新型無觸點開關，利用電子組件（如開關三極管、雙向可控硅等半導體組件）的開關特性，達到無觸點、無火花、而能接通和斷開電路的目的，因此又被稱為“無觸點開關”。相對于以

4、往的“線圈簧片觸點式”繼電器(Electromechanical Relay, EMR)，SSR沒有任何可動的機械零件，工作中也沒有任何機械動作，具有超越EMR的優勢，如反應快、可靠度高、壽命長（SSR的開關次數可達108"109次，比一般EMR的106高出百倍）、無動作噪聲、耐震、耐機械沖擊、具有良好的防潮防霉防腐特性。這些特點使SSR在軍事、化工、和各種工業民用電控設備中均有廣泛應用。固態繼電器的控制信號所需的功率極低，因此可以用弱信號控制強電流。同時交流型的SSR采用過零觸發技術，使SSR可以安全地用在計算機輸出接口，不會像EMR那樣產生一系列對計算機的干擾，甚至會導致嚴重當機

5、。比較常用的是DIP封裝的型式。控制電壓和負載電壓按使用場合可以分成交流和直流兩大類，因此會有DC-AC、DC-DC、AC-AC、AC-DC四種型式，它們分別在交流或直流電源上做負載的開關，不能混用.按負載電源的類型不同可將SSR分為交流固態繼電器(ACSSR)和直流固態繼電器(DCSSR)。ACSSR是以雙向晶閘管作為開關器件，用來接通或斷開交流負載電源的固態繼電器。ACSSR的控制觸發方式不同，又可分為過零觸發型和隨機導通型兩種。過零觸發型ACSSR是當控制信號輸入后，在交流電源經過零電壓附近時導通，故干擾很小。隨機導通型ACSSR則是在交流電源的任一相位上導通或關斷，因此在導通瞬間可能產

6、生較大的干擾。12        工作原理過零觸發型ACSSR為四端器件，其內部電路如圖1所示。1、2為輸入端，3、4為輸出端。R0為限流電阻，光耦合器將輸入與輸出電路在電氣上隔離開，V1構成反相器，R4、R5、V2和晶閘管V3組成過零檢測電路，UR為雙向整流橋，由V3和UR用以獲得使雙向晶閘管V4開啟的雙向觸發脈沖，R3、R7為分流電阻，分別用來保護V3和V4，R8和C組成浪涌吸收網絡，以吸收電源中帶有的尖峰電壓或浪涌電流，防止對開關電路產生沖擊或干擾。要指出的是所謂“過零”并非真的必須是電源電壓波形的零處，而一般是指在1

7、025V或-(1025)V區域內進行觸發，如圖2所示。圖中交流電壓分三個區域，區為-10V+10V范圍，稱為死區，在此區域中加入輸入信號時不能使SSR導通。區為1025V和-(1025)V范圍，稱為響應區，在此區域內只要加入輸入信號，SSR立即導通。區為幅值大于25V的范圍，稱為抑制區在此區域內加入輸入信號，SSR的導通被抑制。當輸入端未加電壓信號時，光耦合器的光敏晶體管因未接收光而截止，V1飽和，V3和V4因無觸發電壓而截止，此時SSR關閉。當加入輸入信號時，光耦合器中的發光二極管發光，光敏晶體管飽和，使V1截止。此時若V3兩端電壓在-(1025)V或1025V范圍內時，只要適當選擇分壓電阻

8、R4和R5，就可使V2截止，這樣使V3觸發導通，從而使V 4的控制極上得到從R6URV 3URR7或反方向的觸發脈沖，而使V4導通，使負載接通交流電源。而若交流電壓波形在圖2中的區內時，則因V2飽和而抑制V3和V4的導通，而使SSR被抑制，從而實現了過零觸發控制。由于1025V幅值與電源電壓幅值相比可近似看作“零”。因此，一般就將過零電壓粗略地定義為0±25V，即認為在此區域內，只要加入輸入信號，過零觸發型ACSSR都能導通。當輸入端電壓信號撤除后，光耦合器中的光敏晶體管截止，V1飽和，V3截止，但此時V4仍保持導通，直到負載電流隨電源電壓減小到小于雙向晶閘管的維持電流時，SSR才轉

9、為截止。SSR的輸出端器件可分為雙向晶閘管和兩只單向晶閘管反并聯形式。若負載為電動機一類的感性負載，則其靜態電壓上升率dv/dt是一個重要參數。由于單向晶閘管靜態電壓上升率(200V/s)大大高于雙向晶閘管的換向指標(10V/s)，因此若采用兩只大功率單向晶閘管反并聯代替雙向晶閘管，一方面可提高輸出功率；另一方面也可提高耐浪涌電流的沖擊能力，這種SSR稱為增強型SSR。.選型使用時應注意事項        .1在選用小電流規格印刷電路板使用的固態繼電器時，因引線端子為高導熱材料制成,焊接時應在溫度小于250、時間小于10S的條件下進行

10、，如考慮周圍溫度的原因，必要時可考慮降額使用，一般將負載電流控制在額定值的 1/2以內使用。       .2各種負載浪涌特性對SSR的選擇         許多被控負載在接通瞬間會產生很大的浪涌電流，由于熱量來不及散發，很可能使SSR內部可控硅損壞,所以用戶在選用繼電器時應對被控負載的浪涌特性進行分析,然后再選擇繼電器。使繼電器在保證穩態工作前提下能夠承受這個浪涌電流，選擇時可參考表2各種負載時的降額系數(常溫下)。     

11、0;  如所選用的繼電器需在工作較頻繁、壽命以及可靠性要求較高的場合工作時，則應在表2的基礎上再乘以0.6以確保工作可靠。         一般在選用時遵循上述原則，在低電壓要求信號失真小可選用采用場效應管作輸出器件的直流固態繼器；如對交流阻性負載和多數感性負載，可選用過零型繼電器，這樣可延長負載和繼電器壽命，也可減小自身的射頻干擾。如作為相位輸出控制時，應選用隨機型固態繼電器。        .3 使用環境溫度的影響    

12、     固態繼電器的負載能力受環境溫度和自身溫升的影響較大，在安裝使用過程中,應保證其有良好的散熱條件，額定工作電流在10A以上的產品應配散熱器，100A 以上的產品應配散熱器加風扇強冷 。在安裝時應注意繼電器底部與散熱器的良好接觸 ，并考慮涂適量導熱硅脂以達到最佳散熱效果。        如繼電器長期工作在高溫狀態下(4080)時，用戶可根據廠家提供的最大輸出電流與環境溫度曲線數據，考慮降額使用來保證正常工作。       

13、;  .4 過流、過壓保護措施        在繼電器使用時，因過流和負載短路會造成SSR內部輸出可控硅永久損壞 ,可考慮在控制回路中增加快速熔斷器和空氣開關予以保護型(選擇繼電器應選擇產品輸出保護,內置壓敏電阻吸收回路和RC緩沖器,可吸收浪涌電壓和提高dv/dt耐量）；也可在繼電器輸出端并接 RC吸收回路和壓敏電阻(MOV)來實現輸出保護。選用原則是220V選用500V-600V壓敏電阻，380V時可選用800V-900V壓敏電阻。        .5 繼電器輸入

14、回路信號         在使用時因輸入電壓過高或輸入電流過大超出其規定的額定參數時,可考慮在輸入端串接分壓電阻或在輸入端口并接分流電阻,以使輸入信號不超過其額定參數值。        .6 在具體使用時,控制信號和負載電源要求穩定，波動不應大于10%，否則應采取穩壓措施。        .7 在安裝使用時應遠離電磁干擾,射頻干擾源，以防繼電器誤動失控。     &#

15、160;  .8 固態繼電器開路且負載端有電壓時,輸出端會有一定的漏電流，在使用或設計時應注意。        .9 固態繼電器失效更換時,應盡量選用原型號或技術參數完全相同的產品，以便與原應用線路匹配，保證系統的可靠工作。固態繼電器簡介 一什么是固態繼電器？ 固態繼電器（SSR）是一種全電子電路組合的元件，它依靠半導體器件和電子元件的電磁和光特性來完成其隔離和繼電切換功能。固態繼電器與傳統的電磁繼電器相比，是一種沒有機械，不含運動零部件的繼電器，但具有與電磁繼電器本質上相同的功能。 二固態繼電器的分類： 按工作性質分有直流

16、輸入-交流輸出型，直流輸入-直流輸出型，交流輸入-交流輸出型，交流輸入-直流輸出型。 按安裝方式有裝置式（面板安裝），線路板安裝型。 按元件分有普通型和增強型。 三固態繼電器優缺點： 優點：多數產品具有零電壓導通，零電流關斷，與邏輯電路兼容（TTL、DTL、HTL）切換速度快、無噪音、耐腐蝕、抗干擾、壽命長、體積小，能以微小的控制信號直接驅動大電流負載等。 缺點：存在通態壓降，需要散熱措施，有輸出漏電流，交直流不能通用，觸點組數少，成本高。 四固態繼電器應用領域： 由于固態繼電器的內在特點，自問世以來以進入電磁繼電器的大多數領域，在少數領域以完全取而代之。特別是計算機自動控制領域，由于固態繼電

17、器的所需驅動功率較底，直接和邏輯電路兼容，不必加中間緩沖器即可直接驅動。目前固態繼電器以被廣泛應用于工業自動化控制，如電爐加熱系統，熟控機械，遙控機械，電機，電磁閥以及信號燈，閃爍器，舞臺燈光控制系統，醫療器械，復印機，洗衣機，消防保安系統等等都有大量應用。固體繼電器固態繼電器SSR(solid state releys)是一種無觸點通斷電子開關，它利用電子元件(如開關三極管、雙向可控硅等半導體器件)的開關特性，可達到無觸點無火花地接通和斷開電路的目的，為四端有源器件，其中兩個端子為輸入控制端，另外兩端為輸出受控端。為實現輸入與輸出之間的電氣隔離，器件中采用了高耐壓的專業光電耦合器。當施加輸入

18、信號后，其主回路呈導通狀態，無信號時呈阻斷狀態。整個器件無可動部件及觸點，可實現相當于常用電磁繼電器一樣的功能。其封裝形式也與傳統電磁繼電器基本相同。它問世于70年代，由于它的無觸點工作特性，使其在許多領域的電控及計算機控制方面得到日益廣范的應用。 由于固態繼電器是由固體元件組成的無觸點開關元件，所以它較之電磁繼電器具有工作可靠、壽命長、對外界干擾小、能與邏輯電路兼容、抗干擾能力強、開關速度快和使用方便等一系列優點。因而具有很寬的應用領域，有逐步取代傳統電磁繼電器之勢，并可進一步擴展到傳統電磁繼電器無法應用的領域。如計算機和可編程控制器的輸入輸出接口、計算機外圍和終端設備、機械控制、過程控制、

19、遙控及保護系統等。在一些要求耐振、耐潮、耐腐蝕、防爆等特殊工作環境中以及要求高可靠的工作場合，SSR都較之傳統的電磁繼電器有無可比擬的優越性。 固態繼電器有三部分組成:輸入電路，隔離(耦合)和輸出電路。安輸入電壓的不同類別，輸入電路可分為直流輸入電路，交流輸入電路和交直流輸入電路三種。有些輸入控制電路還具有與TTL/CMOS兼容，正負邏輯控制和反相等功能。固態繼電器的輸入與輸出電路的隔離和耦合方式有光電耦合和變壓器耦合兩種。固態繼電器的輸出電路也可分為直流輸出電路，交流輸出電路和交直流輸出電路等形式。交流輸出時，通常使用兩個可控硅或一個雙向可控硅，直流輸出時可使用雙極性器件或功率場效應管。SS

20、R按使用場合可以分成交流型和直流型兩大類，它們分別在交流或直流電源上做負載的開關，不能混用。 固體繼電器的工作原理 盡管市場上的固體繼電器型號規格繁多，但它們的工作原理基本上是相似的。主要由輸入(控制)電路，驅動電路和輸出(負載)電路三部分組成。 固體繼電器的輸入電路是為輸入控制信號提供一個回路，使之成為固體繼電器的觸發信號源。固體繼電器的輸入電路多為直流輸入，個別的為交流輸入。直流輸入電路又分為阻性輸入和恒流輸入。阻性輸入電路的輸入控制電流隨輸入電壓呈線性的正向變化。恒流輸入電路，在輸入電壓達到一定值時，電流不再隨電壓的升高而明顯增大，這種繼電器可適用于相當寬的輸入電壓范圍。 固體繼電器的驅

21、動電路可以包括隔離耦合電路、功能電路和觸發電路三部分。隔離耦合電路，目前多采用光電耦合器和高頻變壓器兩種電路形式。常用的光電耦合器有光三極管、光雙向可控硅、光二極管陣列(光伏)等。高頻變壓器耦合，是在一定的輸入電壓下，形成約10MHz的自激振蕩，通過變壓器磁芯將高頻信號傳遞到變壓器次級。功能電路可包括檢波整流、過零、加速、保護、顯示等各種功能電路。觸發電路的作用是給輸出器件提供觸發信號。 固體繼電器的輸出電路是在觸發信號的控制下，實現固體繼電器的通斷切換。輸出電路主要由輸出器件(芯片)和起瞬態抑制作用的吸收回路組成，有時還包括反饋電路。目前，各種固體繼電器使用的輸出器件主要有晶體三極管(Tra

22、nsistor)、單向可控硅(Thyristor或SCR)、雙向可控硅(Triac)、MOS場效應管(MOSFET)、絕緣柵型雙極晶體管(IGBT)等。 固體繼電器的主要優點是： （1）無運動零部件，無機械磨損，無動作噪聲，無機械故障，可靠性高； （2） 無燃弧觸點，無觸點間的火花、電弧，無觸點抖動和磨損，對外干擾小； （3） 開關速度迅速，動作時間可達10-3S以下； （4） 靈敏度高，控制功率小，可達10-3以下，能很好地與TTL、CMOS電路兼容； （5） 抗沖擊振動性能優良，容易實現“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

23、佳； （7） 半導體器件作為開關工作，壽命長； （8） 易實現附加功能。 固體繼電器性能參數測試時應注意以下幾點： （1）測試直流SSR接通和關斷電壓時，輸入電壓不能長時間處于接通與關斷之間，否則輸出端功耗急劇上升，容易燒壞輸出開關元件。 （2）測試中不要隨意加快動作速率（一般輸入信號的一個周期長應為接通和關斷時間之和的10倍以上）,否則因動態開關損耗大無法工作，甚至燒壞輸出開關元件。 （3）測試時，首先要了解輸出電流與殼溫（環境溫度）之間的關系曲線（殼溫上升或不帶散熱器時額定輸出電流會下降），避免過載引起永久性失效。 （4）SSR在關斷狀態下輸出兩端不能實現完全的隔離，存在一定的漏電流,在較

24、高電壓下測試介質耐壓和絕緣電阻在使用時，易發生觸電事故。輸出兩端絕不可測試絕緣電阻或耐壓。 固體繼電器使用中應注意的問題 （1）在實際使用時，必須使產品的實際使用條件完全符合產品各項參數和特性曲線的要求。 （2）SSR受溫度影響較大，使用時要考慮好散熱(一般負載電流>5A時應裝散熱片)，當環境溫度高時，SSR的負載能力必然相應下降，因此選用SSR時須留有一定的余量。 （3）當繼電器處于導通狀態時，將承受P=V（管壓降）×I（負載）的耗散功率。因此必須根據實際工作環境，合理選用散熱器的尺寸或降低負載電流使用。電導率電導率：水的導電性即水的電阻的倒數，通常用它來表示水的純凈度。 電

25、導率是物體傳導電流的能力。電導率測量儀的測量原理是將兩塊平行的極板，放到被測溶液中，在極板的兩端加上一定的電勢（通常為正弦波電壓），然后測量極板間流過的電流。根據歐姆定律，電導率(G)-電阻(R)的倒數，是由電壓和電流決定的。 電導的基本單位是西門子（S），原來被稱為姆歐，取電阻單位歐姆倒數之意。因為電導池的幾何形狀影響電導率值，所以標準的測量中用單位S/cm來表示電導率，以補償各種電極尺寸造成的差別。單位電導率（C）簡單的說是所測電導（G）與電導池常數(L/A)的乘積.這里的L為兩塊極板之間的液柱長度，A為極板的面積。 =l=l/ (1)定義或解釋 電阻率的倒數為電導率。=1/ ；(2)單位

26、: 在國際單位制中,電導率的單位是西門子/米,其它單位有：s/cm，us/cm。1S/m=0.01s/cm=10000us/cm；(3)說明 電導率的物理意義是表示物質導電的性能。電導率越大則導電性能越強，反之越小。電導電極有那些種類？有何不同用途？ 電導電極一般分為二電極式和多電極式兩種類型。二電極式電導電極是目前國內使用最多的電導電極類型，實驗式二電極式電導電極的結構是將二片鉑片燒結在二平行玻璃片上，或圓形玻璃管的內壁上，調節鉑片的面積和距離，就可以制成不同常數值的電導電極。通常有K=1、K=5、K=10等類型。而在線電導率儀上使用的二電極式電導電極常制成圓柱形對稱的電極。當K=1時，常采

27、用石墨，當K=0.1、0.01時，材料可以是不銹鋼或鈦合金。多電極式電導電極，一般在支持體上有幾個環狀的電極，通過環狀電極的串聯和并聯的不同組合，可以制成不同常數的電導電極。環狀電極的材料可以是石墨、不銹鋼、鈦合金和鉑金。電導電極還有四電極類型和電磁式類型。四電極電導電極的優點是可以避免電極極化帶來的測量誤差，在國外的實驗式和在線式電導率儀上較多使用。電磁式電導電極的特點是適宜于測量高電導率的溶液，一般用于工業電導率儀中，或利用其測量原理制成單組分的濃度計，如鹽酸濃度計、硝酸濃度計等。如何測定電導電極常數？為何要對常數進行校準？ 根據公式K=S/G，電極常數K可以通過測量電導電極在一定濃度的K

28、CL溶液中的電導G來求得，此時KCL溶液的電導率S是已知的。由于測量溶液的濃度和溫度不同，以及測量儀器的精度和頻率也不同，電導電極常數K有時會出現較大的誤差，使用一段時間后，電極常數也可能會有變化，因此，新購的電導電極，以及使用一段時間后的電導電極，電極常數應重新測量標定，電導電極常數測量時應注意以下幾點：1 測量時應采用配套使用的電導率儀，不要采用其它型號的電導率儀。2 測量電極常數的KCL溶液的溫度，以接近實際被測溶液的溫度為好。3 測量電極常數的KCL溶液的濃度，以接近實際被測溶液的濃度為好。電導率是物質傳送電流的能力，是電阻率的倒數。在液體中常以電阻的倒數電導來衡量其導電能力的大小。水

29、的電導是衡量水質的一個很重要的指標。它能反映出水中存在的電解質的程度。根據水溶液中電解質的濃度不同，則溶液導電的程度也不同。通過測定溶液的導電度來分析電解質在溶解中的溶解度。這就是電導儀的基本分析方法。 溶液的電導率與離子的種類有關。同樣濃度電解質，它們的電導率也不一樣。通常是強酸的電導率最大，強堿和它與強酸生成的鹽類次之，而弱酸和弱堿的電導率最小。因此，通過對水的電導的測定，對水質的概況就有了初步的了解。電導率 電阻率的倒數即稱之為電導率L。在液體中常以電阻的倒數電導來衡量其導電能力的大小。電導L的計算式如下式所示： L=l/R=S/l電導的單位用姆歐又稱西門子。用S表示，由于S單位太大。常采用毫西門子，微西門子單位1S=103mS=106S。 當量電導 液體的電導僅說明溶液的導電性能與幾何尺寸間的關系，未體現出溶液濃度與電性能的關系。為了能區分各種介質組成溶液的導電性能，必須在電導率的要領 引入濃度的關系，這就提出了當量電導的概念。所謂的當量電導就是指把1g當量電解質的