固態(tài)繼電器：英文Solid State Relays，縮寫(xiě)SSR。是一種無(wú)觸點(diǎn)電子開(kāi)關(guān)，由分立元器件、膜固定電阻網(wǎng)絡(luò)和芯片，采用混合工藝組裝來(lái)實(shí)現(xiàn)控制回路(輸入電路)與負(fù)載回路(輸出電路)的電隔離及信號(hào)耦合，由固態(tài)器件實(shí)現(xiàn)負(fù)載的通斷切換功能，內(nèi)部無(wú)任何可動(dòng)部件。

是利用現(xiàn)代微電子技術(shù)與電力電子技術(shù)相結(jié)合,而發(fā)展起來(lái)的一種無(wú)觸點(diǎn)電子開(kāi)關(guān)。在邏輯控制電路中，可達(dá)到以弱控制強(qiáng)和弱強(qiáng)隔離的目的，跟電磁繼電器工作原理基本相似，在觸發(fā)信號(hào)的控制下，實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載電路通斷切換的開(kāi)關(guān)作用。[2]

一、固態(tài)繼電器的結(jié)構(gòu)組成

主要由輸入(控制)電路，驅(qū)動(dòng)電路和輸出(負(fù)載)電路三部分組成。

1.輸入電路 input circuit

是為輸入控制信號(hào)提供一個(gè)工作回路，使之成為固態(tài)繼電器的觸發(fā)信號(hào)源。固態(tài)繼電器的輸入電路多為直流輸入，個(gè)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(xiàn)性的正向變化。恒流輸入電路，在輸入電壓達(dá)到一定值時(shí)，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(dāng)寬的輸入電壓范圍。

2.驅(qū)動(dòng)電路 driven circuit

包括隔離耦合電路、功能電路和觸發(fā)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－三管、光－雙向可控硅、光－二管陣列(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(guò)變壓器磁芯將高頻信號(hào)傳遞到變壓器次級(jí)。

功能電路包括檢波整流、過(guò)零、加速、保護(hù)、顯示等各種功能電路。

觸發(fā)電路的作用是給輸出器件提供觸發(fā)信號(hào)。

3.輸出電路 output circuit

是在觸發(fā)信號(hào)的控制下，實(shí)現(xiàn)固態(tài)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(tài)抑制作用的吸收回路組成，有時(shí)還包括反饋電路。目前，各種固態(tài)繼電器使用的輸出器件主要有晶體三管(Transistor)、單向可控硅(Thyristor或SCR)、雙向可控硅(Triac)、MOS場(chǎng)效應(yīng)管(MOSFET)、絕緣柵型雙晶體管(IGBT)等。

二、固態(tài)繼電器的類(lèi)型

根據(jù)控制的負(fù)載性質(zhì)，分為直流固態(tài)（輸出用MOS管、IGBT等控制）和交流固態(tài)（輸出用可控硅控制）：

一種交流固態(tài)繼電器工作原理：

從DW1、DW2上取出的削頂正弦信號(hào)經(jīng)反相器BG1輸出方波再經(jīng)運(yùn)算放大器A輸出尖峰脈沖信號(hào)。尖峰脈沖加在D3~D6的交流對(duì)角線(xiàn)與SCR的控制和陰間，D3~D6的直流對(duì)角線(xiàn)接在光電耦合器的輸出端。當(dāng)從A、B輸入低壓小電流信號(hào)時(shí)，二管發(fā)光，光敏管導(dǎo)通，于是從A運(yùn)算放大器中輸出的尖峰脈沖觸發(fā)SCR導(dǎo)通，角載RL得電。A、B無(wú)信號(hào)輸入時(shí)，光電耦合器BG2截止，尖峰脈沖通不過(guò)而使SCR不能導(dǎo)通。

1.單相固態(tài)繼電器

2.三相固態(tài)繼電器

按照觸發(fā)形式的不同，可分為零壓型(Z)和調(diào)相型(P)兩種。在輸入端施加適當(dāng)?shù)目刂菩盘?hào)Vin時(shí)，P型SSR立即導(dǎo)通。當(dāng)Vin撤銷(xiāo)后，負(fù)載電流低于雙向可控硅維持電流時(shí)(交流換向)，SSR關(guān)斷。

Z型SSR內(nèi)部包括過(guò)零檢測(cè)電路，在施加輸入信號(hào)Vin時(shí)，只有當(dāng)負(fù)載電源電壓達(dá)到過(guò)零區(qū)時(shí)，SSR才能導(dǎo)通，并有可能造成電源半個(gè)周期的延時(shí)。Z型SSR關(guān)斷條件同P型，但由于負(fù)載工作電流近似正弦波,高次諧波干擾小,所以應(yīng)用廣泛?！?/p>

　有的公司SSR由于采用輸出器件不同,有普通型(S,采用雙向可控硅元件)和增強(qiáng)型(HS,采用單向可控硅元件)之分。當(dāng)加有感性負(fù)載時(shí),在輸入信號(hào)截止t1之前，雙向可控硅導(dǎo)通，電流滯后電源電壓90度(純感時(shí))。t1時(shí)刻，輸入控制信號(hào)撤銷(xiāo)，雙向可控硅在小于維持電流時(shí)關(guān)斷(t2),可控硅將承受電壓上升率\frac{dv}{dt}很高的反向電壓。這個(gè)電壓將通過(guò)雙向可控硅內(nèi)部的結(jié)電容，正反饋到柵。如果超過(guò)雙向可控硅換向 \frac{dv}{dt} 指標(biāo)(典型值10V/s）,將引起換向恢復(fù)時(shí)間長(zhǎng)甚至失敗。單向可控硅(增強(qiáng)型SSR)由于處在單性工作狀態(tài),此時(shí)只受靜態(tài)電壓上升率所限制(典型值200V/s)，因此增強(qiáng)型固態(tài)繼電器HS系列比普通型SSR的換向\frac{dv}{dt}指標(biāo)提高數(shù)百倍倍。由于采用兩只大功率單向可控硅反并聯(lián)，改變了電流分配和導(dǎo)熱條件，提高了SSR輸出功率。增強(qiáng)型SSR在大功率應(yīng)用場(chǎng)合，無(wú)論是感性負(fù)載還是阻性負(fù)載,耐電壓、耐電流沖擊及產(chǎn)品的可靠性，均超過(guò)普通固態(tài)繼電器。