固態繼電器(SSR)是一種由半導體制成的電子開關設備，可在其控制端子上使用低電壓來切換(開和關)高壓電路。與具有線圈和機械開關(物理觸點)的EMR(電磁繼電器)不同，SSR繼電器使用光耦合器將控制電路與受控電路隔離。SSR(固態繼電器)和EMR(電磁繼電器)或觸點繼電器的操作是相同的，而SSR和EMR之間的主要區別在于SSR繼電器中沒有機械部件和觸點。通常，SSR有1a個觸點，而EMR有多個觸點。固態繼電器和電磁繼電器的另一個區別是固態繼電器在運行過程中沒有浪涌和噪聲。SSR繼電器中存在大約幾μA到mA的漏電流的可能性，而EMR中的漏電流值為零(0)。另一方面，與EMR繼電器相比，SSR在0負載電流點關閉交流負載，這導致在感性負載的情況下消除噪聲、觸點彈跳和電弧。本文主要為大家介紹固態繼電器的類型與應用。
固態繼電器
1.類型
有不同類型的SSR(固態)繼電器。它們可以根據輸入/輸出形式或開關屬性進行分類。
1.1基于輸入/輸出的分類
以下是根據其輸入和輸出電路(AC/DC)分類的一些常見類型的SSR繼電器。
DC-AC SSR繼電器：該繼電器在直流輸入下工作以切換交流負載電路。此SSR繼電器的控制輸入僅在直流輸入上運行。該繼電器在交流輸入上不工作的事實是因為光耦合器在直流上工作。它的輸入端子也是有方向的。反轉輸入的極性不會激活繼電器。有一個二極管用于防止輸入的反極性。即使在施加所需的輸入后，該SSR的輸出開關也不會激活，只有當交流電壓施加到其輸出端子時才會激活。
AC-AC SSR繼電器：SSR繼電器僅在輸入和輸出兩個電路都為交流電時工作。眾所周知，光耦合器在直流電壓下工作。因此在光耦合器之前使用整流器將交流轉換為直流。當足夠的交流電壓施加到其輸入控制端子時，它會激活提供交流負載電流的流動。
DC-DC SSR繼電器：該繼電器可以使用低功率直流電源切換高功率直流負載。直流輸入應用于光耦合器。但是，要切換直流負載，需要使用功率MOSFET或IGBT。Mosfet僅在一個方向上傳導電流，因此還必須確保使用正確的極性連接輸出負載。保護二極管用于避免在反極性期間損壞。如果有感性負載，則應與負載一起使用續流二極管。
DC-AC/DC SSR繼電器：這種類型的SSR繼電器可以使用單獨的端子切換交流和直流負載。這種SSR繼電器使用與公共源極端子串聯的MOSFET來切換AC和DC電路。作為光傳感器的光電二極管單元陣列，它在LED激活時產生電壓。該電壓施加到串聯連接的N-MOSFET的柵極和源極。要將此繼電器用于交流電路，請使用MOSFET的漏極端子，源極端子應保持未使用。使用直流電路時，MOSFET的漏極和源極端子用于開關。
1.2基于開關特性的分類
SSR繼電器也根據其開關特性進行分類，如下所示。這些繼電器控制交流電路并用于控制特定應用中的所需輸出。
即時開啟SSR繼電器：只要施加足夠的輸入電壓，這種類型的繼電器就會立即接通負載電路。在移除控制輸入后，它會在下一個負載電壓過零時關閉。
零開關SSR繼電器：當施加輸入電壓并且負載交流電壓跨越下一個零電壓時，這種繼電器會打開。當輸入電壓被移除且負載交流電壓達到零伏時，它會像普通SSR繼電器一樣關閉。零開關繼電器的操作是通過一個稱為過零電路的電路來實現的，該電路檢測過零并激活三端雙向可控硅開關元件。
峰值開關SSR繼電器：在施加所需的輸入控制電壓后，當輸出交流電壓達到下一個峰值時，這些類型的SSR繼電器會打開。在移除輸入電壓和輸出交流電流的零交叉后，它也會關閉。這些繼電器中使用了一個峰值檢測塊，當輸出交流周期達到峰值時，它會觸發TRIAC。
模擬開關SSR繼電器：雖然這些其他類型的SSR開關取決于輸出交流周期，但該繼電器的開關取決于其輸入幅度。模擬SSR繼電器的啟動輸出電壓與輸入控制電壓成正比。假設3-32v直流輸入繼電器的3v代表0%&32v代表負載交流峰值電壓的100%。當控制輸入被移除時，繼電器在下一個輸出交流零交叉時關閉。
1.3基于桿子和投擲的分類
SSR繼電器根據其極擲配置分為三種類型或“形式”。
A型或SPSTNO型SSR：A型SSR繼電器是具有常開(NO)端子的SPST(單刀單擲)繼電器。無外部控制輸入時，輸出負載端子常開。當繼電器激活時，輸出端子連接在一起并允許電流流動。光電二極管單元用作光接收器，具有公共源的增強型MOSFET用于切換負載電路。
B型或SPSTNC型SSR：B型SSR繼電器具有常閉負載端子。輸出負載端子通常連接并在沒有控制輸入時允許電流流動。提供控制輸入將打開負載端子并停止電流流動。這種類型的繼電器使用耗盡型MOSFET，它在零輸入時導通，并在其Vgs為負時關閉。
C型或SPDT型SSR：C型SSR繼電器有兩個開關投擲端子。共有三個負載端子，即Common、NC和NO。繼電器不動作時，公共端與NC端保持連接。當繼電器激活，所述公共端連接到所述NO終端。還有一個控制開關電路，通過在其開關之間提供時間延遲來防止MOSFET同時導通。
2.應用
2.1主要應用
燈光控制系統：固態繼電器的快速開關、長壽命和高可靠性使其在光控系統中表現出色。在交通信號燈領域，交通信號燈的工作環境復雜，但具有優良特性(防潮、防爆、防腐)的固態繼電器卻可以應對。并且固態繼電器可以滿足頻繁關閉和打開的標志/信號閃爍交通燈的要求，因為它們可以保持10毫秒或更長的切換間隔。而在舞臺燈光控制系統中(通常應用于戲劇、舞蹈、歌劇等表演藝術的制作)，固態繼電器可以配合電腦系統控制多盞燈，實現復雜的燈光效果，增加舞臺氣氛.
遙控系統：遠程控制系統通常需要小電流信號來控制大功率設備，例如電動機、脈沖閥和其他機械。作為一種無機械觸點的電子開關元件，固態繼電器被廣泛應用于遙控系統中，具有以下優異的優點：控制靈活、可靠性高、耐用性高、無火花、無噪音、開關速度快、工作頻率高、抗干擾能力強，等等。
計算機數控機械：計算機數控機械(數控機床)中的許多傳統機械繼電器正逐漸被固態繼電器所取代。由于優異的耐用性和高靈敏度能力，固態繼電器的應用確保了CNC加工的高精度和高質量。在數控機床的伺服系統中，固態繼電器可以不斷地接收控制信號，準確地控制加工機。
加熱/冷卻設備：通常，有三種方式來控制加熱/冷卻設備：固態繼電器(SSR)、晶閘管模塊(SCR模塊)、交流接觸器。目前，固態繼電器和SCR模塊在制冷/加熱設備中非常普遍，但相比之下，SCR模塊不具有成本效益，因此固態繼電器在加熱/制冷設備中最為常見，例如電烤箱、咖啡機、自動售貨機機器、烤盤、炸鍋、空調、冰箱等。固態繼電器在溫度控制設備中也表現良好。定時器控制SSR、微控制器控制SSR和PID控制SSR(比例-積分-微分控制器)用于溫度控制設備，以保持設備的溫度穩定性，如HVAC(加熱、通風和空調)。
醫療設備：在醫療設備領域，設備對工作頻率和精確操作有嚴格的要求，因此醫療設備的部件應具有良好的性能(高精度、耐用性等)。固態繼電器可以滿足大多數醫療設備的這些需求，例如紅外輻射設備具有巨大的熱慣性，但是通過將固態繼電器連接到輻射板，控制紅外輻射的溫度變得非常容易設備通過固態繼電器。
電動汽車：固態繼電器廣泛應用于電動汽車領域。例如，防爆固態繼電器用于燃料電池汽車(氫燃料電池)，以避免在振動過程中產生電弧和誤操作。此外，每個高壓電源單元都由多個固態繼電器、保險絲和濾波電容器的組合保護。
化工和采礦業：考慮到化工、礦山等行業的復雜工況和特殊要求(防爆、防潮、防腐能力)，傳統的機械繼電器無法滿足這樣的要求，因此大量采用固態繼電器來滿足要求。大型采煤電梯的固態繼電器等重大機械設備的中間控制器。
電腦控制系統：該計算機控制系統(包括計算機外圍設備)具有繼電器的高要求，但類型的各種固態繼電器的可以幫助計算機裝置控制什錦動力單元來驅動大的機械自動化設備，或液壓和氣動設備，因為固體狀態繼電器具有過零、電磁兼容性好、靈敏度高、開關速度快、控制信號電平低、兼容邏輯電路(TTL、CMOS、DTL、HTL)甚至可以直接與微機連接等特點控制裝置等。
2.2其它應用
工業設備：工業加工、數控機床、自動化裝配線等
廚房/家用電器：廚房電器,家用電器等
電機：直流電機、交流電機、可逆電機等
自動控制系統：可編程控制器、電控柜等
辦公設備：打印機、碎紙機等
電池管理系統：后備電源、充電樁、新能源等
焊接/切割機：點焊機、電焊機、等離子切割機等
燈光控制系：舞臺燈光、智能燈光、交通燈等
醫療器械：超聲波振蕩器、高壓釜等
3.關于固態繼電器的常見問題
3.1固態繼電器有什么用?
固態繼電器(SSR)是一種電氣開關，可用于使用另一個電氣輸入來打開和關閉設備。與機電繼電器(EMR)不同，SSR使用半導體開關和光電子學，而不是磁性和移動觸點。
3.2固態繼電器生命周期是多久?
他們有無限的壽命。同樣，如果沒有可動觸點，就不會磨損部件，也不會積碳。EMR的平均壽命為100萬次循環，而SSR的壽命大約是其100倍。
3.3為什么固態繼電器失效的原因是什么?
如果環境溫度超過額定值，SSR輸出元件可能會損壞。如果SSR在其輸出端子的螺絲松動或焊接不完善的情況下使用，當電流流動時異常發熱會導致SSR燒毀。執行正確的接線和焊接。
3.4固態繼電器的開關特點是什么?
固態繼電器(SSR)是一種電子開關設備，可在其控制端子上施加外部電壓(交流或直流)時打開或關閉。它的功能與機電繼電器相同，但沒有移動部件，因此使用壽命更長。
3.5固態繼電器安全嗎?
固態繼電器是系統可靠性的首選，因為它們沒有移動部件或觸點。固態繼電器沒有任何活動部件,因此它們不受物理沖擊和振動的影響，使其成為高振動應用和環境的理想選擇。
3.6固態繼電器需要散熱片嗎?
需要散熱器來確保固態繼電器的正常運行和長期可靠性，因為它們提供了一種方法來將SSR通常產生的功率耗散到周圍的環境空氣中并保持安全的工作溫度。
3.7固態繼電器怎么測好壞?
連接負載和電源，并在輸入ON和OFF的情況下檢查負載端子的電壓。SSR關閉時，輸出電壓將接近負載電源電壓。隨著SSR開啟，電壓將下降到大約1V。如果虛擬負載是輸出功率約為100W的燈，則可以更清楚地檢查這一點。(但是，燈的容量必須在SSR的額定范圍內。)
3.8固態繼電器有常開和常閉嗎?
大多數固態繼電器都有一個常開輸出——也就是說，在沒有控制信號的情況下，繼電器輸出是不導通的。某些特定類型的固態繼電器具有常閉輸出，因此在沒有控制信號的情況下繼電器輸出會導通。標準SSR具有單個常開(NO)輸出布置。但是，有許多應用需要相反的常閉(NC)配置，當輸入級通電時輸出級打開。
以上就是固態繼電器類型與應用的介紹了。在許多電子電路設計中，需要在更傳統的機電繼電器和固態繼電器之間進行選擇。在許多方面，這兩種技術非常不同，但在大量電路設計中，有可能使用其中一種。與任何技術一樣，它們的使用有利也有弊。對于固態繼電器來說確實如此——雖然它們比機電繼電器等其他替代品提供了許多優勢，但它們也有一些缺點。技術的實際選擇必須考慮所有選項，以便做出正確的選擇。
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