固态繼電器（Solid State Relays，SSR）是一種由分立元件、膜固定電阻和芯片構成的無觸點電子開關，内部無任何可動的機械部件。常見的固态繼電器的實物外形如圖所示。

1．固态繼電器的特點

固态繼電器的特點如下：

一是輸入控制電壓低（3～14V），驅動電流小（3～15mA），輸入控制電壓與TTL、DTL、HTL電平兼容，直流或脈沖電壓均能作輸入控制電壓；

二是輸出與輸入之間采用光電隔離，可在以弱控強的同時，實現強電與弱電完全隔離，兩部分之間的安全絕緣電壓大于2kV，符合國際電氣标準；

三是輸出無觸點、無噪聲、無火花、開關速度快；

四是輸出部分内部一般含有RC過電壓吸收電路，以防止瞬間過電壓而損壞固态繼電器；

五是過零觸發型固态繼電器對外界的幹擾非常小；

六是采用環氧樹脂全灌封裝，具有防塵、耐濕、壽命長等優點。

因此，固态繼電器已廣泛應用在各個領域，不僅可以用于加熱管、紅外燈管、照明燈、電機、電磁閥等負載的供電控制，而且還可以應用到電磁繼電器無法應用的單片機控制等領域，将逐步替代電磁繼電器。

2．固态繼電器的構成

固态繼電器主要由輸入（控制）電路、驅動電路、輸出（負載控制）電路、外殼和引腳構成。

（1）輸入電路輸入電路是為輸入控制信号提供的回路，使之成為固态繼電器的觸發信号源。固态繼電器的輸入電路多為直流輸入，個别的為交流輸入。直流輸入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随輸入電壓呈線性正向變化，恒流輸入電路在輸入電壓達到預置值後，輸入控制電流不再随電壓的升高而明顯增大，輸入電壓範圍較寬。

（2）驅動電路驅動電路包括隔離耦合電路、功能電路和觸發電路3個部分。隔離耦合電路目前多采用光電耦合和高頻變壓器耦合兩種電路形式。常用的光電耦合器有發光管—光敏三極管、發光管—光晶閘管、發光管—光敏二極管陣列等。高頻變壓器耦合是指在一定的輸入電壓下，形成約10MHz 的自激振蕩脈沖，通過變壓器磁芯将高頻信号傳遞到變壓器二次側。功能電路可包括檢波整流、零點檢測、放大、加速、保護等各種功能電路。觸發電路的作用是給輸出器件提供觸發信号。

（3）輸出電路輸出電路的作用是在觸發信号的控制下，實現對負載電流的通斷轉換。輸出電路主要由輸出器件和起瞬态抑制作用的吸收回路組成，有的還包括反饋電路。目前，各種固态繼電器使用的輸出器件主要有三極管、單向晶閘管、雙向晶閘管、MOSFET、絕緣栅雙極型晶體管等。

3．固态繼電器的分類

固态繼電器按輸出方式可分為直流型固态繼電器（DCSSR）和交流型固态繼電器（ACSSR）兩種，按開關形式固态繼電器可分為常開型和常閉型兩種，按輸入方式固态繼電器可分為電阻限流直流、恒流直流和交流等類型，按輸出額定電壓可分為交流電壓（220～380V）及直流電壓（30～180V）兩種，按隔離形式固态繼電器可分為混合型、變壓器隔離型和光隔離型等多種。其中，光隔離型應用得最多。典型固态繼電器的電路符号如下圖所示。

提示：目前，DCSSR的輸出器件主要使用大功率三極管、大功率場效應管、IGBT 等，ACSSR的控制器件主要使用單向晶閘管、雙向晶閘管等。按觸發方式ACSSR又分為過零觸發型和随機導通型兩種。其中，過零觸發型ACSSR是當控制信号輸入後，在交流電源經過零電壓附近時導通，不僅幹擾小，而且導通瞬間的功耗小。随機導通型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産生較大的幹擾，并且它内部的晶閘管容易因功耗大而損壞。按采用的輸出器件不同，ACSSR分為雙向晶閘管普通型和單向晶閘管反并聯增強型兩種。單向晶閘管具有阻斷電壓高和散熱性能好等優點，多被用來制造高電壓、大電流産品和用于感性、容性負載中。

4．固态繼電器的基本工作原理

（1）過零觸發型ACSSR的工作原理

典型的過零觸發型ACSSR 的工作原理如下圖所示。

①、②腳是輸入端，③、④腳是輸出端。R9 為限流電阻；VD1是為防止反向供電損壞光電耦合器IC1而設置的保護管；IC1将輸入與輸出電路隔離；VT1 構成倒相放大器；R4、R5、VT2 和單向晶閘管VS1組成過零檢測電路；VD2～VD5 構成整流橋，為VT1、VT2、VS1 和IC1等電路供電；由VS1 和VD2、VD3為雙向晶閘管VS2提供開啟的雙向觸發脈沖；R3、R7為分流電阻，分别用來保護VS1和VS2，R8 和C1組成浪湧吸收網絡，以吸收電源中的尖峰電壓或浪湧電流，防止給VS2帶來沖擊或幹擾。

當ACSSR接入電路後，220V市電電壓通過負載RL構成的回路，加到ACSSR 的③、④腳上，經R6、R7限流，再經VD2～VD5橋式整流産生脈動電壓U 1，U 1 除了為IC1、VT1、VT2、VS1供電外，還通過電阻取樣後為VT1、VT2 提供偏置電壓。當ACSSR的①、②腳無電壓信号輸入時，光電耦合器IC1 内的發光管不發光，它内部的光敏三極管因無光照而截止，U 1通過R1限流使VT1導通，緻使晶閘管VS1因無觸發電壓而截止，進而使雙向晶閘管VS2 因G極無觸發電壓而截止，ACSSR處于關閉狀态。當ACSSR的①、②腳有信号輸入後，通過R9使IC1内的發光管發光，它内部的光敏三極管導通，VT1因b極沒有電壓輸入而截止，VT1不再對VS1的G極電位進行控制。此時，若市電電壓較高，使U 1電壓超過25V時，通過R4、R5取樣後的電壓超過0.6V，VT2 導通，VS1的G極仍然沒有觸發電壓輸入，VS1仍截止，從而避免市電電壓高時導通可能因功耗大而損壞。當市電電壓接近過零區域，使U 1電壓在10～25V 的範圍，經R4 和R5分壓産生的電壓不足0.6V，VT2 截止，于是U 1 通過R2、R3 分壓産生0.7V電壓使VS1 觸發導通。VS1導通後，220V市電電壓通過R6、VD2、VS1、VD4構成的回路觸發VS2導通，為負載提供220V的交流供電，從而實現了過零觸發控制。由于U 1電壓低于10V後，VS1可能因觸發電壓低而截止，導緻VS2也截止，所以說過零觸發實際上是與220V市電電壓的幅值相比可近似看作“0”而已。當①、②腳的電壓信号消失後，IC1内的發光管和光敏三極管截止，VT1 導通，使VS1截止，但此時VS2 仍保持導通，直到負載電流随市電電壓減小到不能維持VS2 導通後，VS2截止，ACSSR進入關斷狀态。

提示在ACSSR關斷期間，雖然220V 電壓通過負載RL、R6、R7、VD2～VD5 構成回路，但由于RL、R6、R7 的阻值較大，隻有微弱的電流流過RL，所以RL不工作。

（2）DCSSR 的工作原理

典型的觸發型DCSSR的工作原理如下圖所示。

①、②腳是輸入端，③、④腳是輸出端。R1為限流電阻，VD1 是為防止反向供電損壞光耦合器IC1而設置的保護管，IC1将輸入與輸出電路隔離，VT1構成射随放大器，VT2 是輸出放大器，R2、R3是分流電阻，VD2 是為防止VT2 反向擊穿而設置的保護管。

當DCSSR的①、②腳無電壓信号輸入時，光耦合器IC1内的發光管不發光，它内部的光敏三極管因無光照而截止，緻使VT1和VT2相繼截止，DCSSR處于關閉狀态。當DCSSR的①、②腳有信号輸入後，通過R1使IC1内的發光管發光，它内部的光敏三極管導通，由它的e極輸出的電壓加到VT1 的b極，經VT1射随放大後，從它的e 極輸出，再使VT2飽和導通，給負載提供直流電壓，負載開始工作。當①、②腳的電壓信号消失後，IC1内的發光管和光敏三極管相繼截止，VT1和VT2因b極無導通電壓輸入而截止，DCSSR才進入關斷狀态。

更多精彩资讯请关注tft每日頭條，我们将持续为您更新最新资讯!