固態(tài)繼電器( Solid State Relay)簡(jiǎn)稱(chēng)SSR，是一種由集成電路和分立元器件組合而成的“一體化”無(wú)觸點(diǎn)電子開(kāi)關(guān)器件，它采用電子線(xiàn)路實(shí)現(xiàn)繼電器的功能，依靠光電耦合器（或其他耦合方式）實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)（輸入回路）與被控制系統(tǒng)（輸出回路）之間的電氣隔離。由于在開(kāi)關(guān)過(guò)程中無(wú)機(jī)械接觸部件，因此具有控制功率小、可靠性高、壽命長(zhǎng)、無(wú)噪音、無(wú)火花、無(wú)電磁干擾、開(kāi)關(guān)速度快和工作頻率高等突出優(yōu)點(diǎn)。

    固態(tài)繼電器自1974年問(wèn)世以來(lái)，已在許多自動(dòng)化控制裝置中取代了電磁繼電器，并且廣泛用于電磁繼電器無(wú)法應(yīng)用的領(lǐng)域。

    結(jié)構(gòu)及原理

    常用固態(tài)繼電器幾乎都是模塊化的四端有源器件，其中兩端為輸入控制端，另外兩端為輸出受控端，其基本構(gòu)成如圖29-1所示。器件中多采用光電耦合器實(shí)現(xiàn)輸入與輸出之間的電氣隔離。輸出受控端利用開(kāi)關(guān)三極管、雙向晶閘管等半導(dǎo)體器件的開(kāi)關(guān)特性，實(shí)現(xiàn)無(wú)觸點(diǎn)、無(wú)火花地接通和斷開(kāi)外接控制電路的目的。整個(gè)器件無(wú)可動(dòng)部件及觸點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)相當(dāng)于常用電磁繼電器一樣的功能。

    普通固態(tài)繼電器的內(nèi)部等效電路如圖29-2所示。當(dāng)給固態(tài)繼電器的輸入端IN接上合適的控制信號(hào)時(shí)，其輸出端OUT就會(huì)從關(guān)斷狀態(tài)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)；控制信號(hào)撤消后，輸出端OUT恢復(fù)關(guān)斷狀態(tài)。從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)輸出端所接負(fù)載（注意負(fù)載應(yīng)串入輸出端回路）電源的無(wú)觸點(diǎn)“開(kāi)”或“關(guān)”自動(dòng)控制。

    固態(tài)繼電器按輸出端極性的不同，可分為直流式和交流式兩大類(lèi)。直流固態(tài)繼電器( DC-SSR)的電路原理參見(jiàn)圖29-2( a)，其控制電壓由輸入端IN輸入，通過(guò)光電耦合器將控制信號(hào)耦合至接收電路，經(jīng)放大處理后驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)三極管VT導(dǎo)通。顯然，直流固態(tài)繼電器的輸出端OUT在接入被控電路回路中時(shí)，是有正、負(fù)極之分的。交流固態(tài)繼電器(AC-SSR)的電路原理參見(jiàn)圖29-2 (b)，與直流固態(tài)繼電器不同的是，其開(kāi)關(guān)元件采用了雙向晶閘管VS或其他交流開(kāi)關(guān)，因此它的輸出端OUT無(wú)正、負(fù)極之分，可以控制交流回路的通斷。

    由于固態(tài)繼電器的輸入端和輸出端之間采用了成熟可靠的光電隔離等技術(shù)，這使得所接控制弱電和被控強(qiáng)電在電氣上完全隔離，因此從各種弱電設(shè)備輸出的信號(hào)可以直接加在固態(tài)繼電器的輸入控制端上，無(wú)需另外的保護(hù)電路等。固態(tài)繼電器和傳統(tǒng)的電磁繼電器相比較，具有的優(yōu)點(diǎn)是：工作可靠、壽命長(zhǎng)、無(wú)噪聲、無(wú)火花、無(wú)電磁干擾、開(kāi)關(guān)速度快、抗干擾能力強(qiáng)、體積小、耐沖擊、耐振動(dòng)、防爆、防潮、防腐蝕，能與TTL. DTL. HTL等邏輯電路兼容，可以通過(guò)微小的控制信號(hào)實(shí)現(xiàn)直接驅(qū)動(dòng)大電流負(fù)載的目的。正因?yàn)槿绱?，固態(tài)繼電器在很多領(lǐng)域正逐漸取代電磁繼電器。

    但固態(tài)繼電器也存在一些缺點(diǎn)，主要是輸出端在導(dǎo)通時(shí)存在一定的電壓降，即本身有功耗，需采取相應(yīng)的散熱措施；在斷開(kāi)時(shí)存在一定的漏電流。另外，固態(tài)繼電器的控制狀態(tài)比較單一、過(guò)載能力差，并且直流繼電器和交流繼電器不能通用。

    外形和種類(lèi)

    固態(tài)繼電器按封裝材料不同，可分為如圖29-3( a)所示的塑料殼封裝型（帶散熱板或不帶散熱板）、金屬殼封裝型（多用環(huán)氧樹(shù)脂灌封）兩大類(lèi)；按外形結(jié)構(gòu)不同，可分為如圖29-3 (b)所示的雙列直插式、針孔焊接式、插接式、裝置式等。雙列直插式和針孔焊接式的輸出端工作電流一般在5A以下，可直接在印制電路板上安裝焊接，且不需散熱板，其封裝形式多為全塑料封裝或金屬殼封裝；插接式需配有專(zhuān)用插接件，使用時(shí)只要插入配套的插件即可；裝置式適合在配電板上安裝，其容量在10A以上，一般要求配有大面積的散熱板。

    如果按照輸出端所控負(fù)載功率的大小分類(lèi)，可分為如圖29-3( c)所示的小功率固態(tài)繼電器、中功率固態(tài)繼電器和大功率固態(tài)繼電器。按照輸出端所控負(fù)載的極性不同，可分為如圖29-3 (d)所示的直流固態(tài)繼電器和交流固態(tài)繼電器兩大類(lèi)，其中交流固態(tài)繼電器應(yīng)用比較普遍。交流固態(tài)繼電器按開(kāi)關(guān)方式不同，可分為過(guò)零型（Z型）和隨機(jī)型（P型），按輸出開(kāi)關(guān)元件不同，可分為普通型（雙向晶閘管輸出型）和增強(qiáng)型（單向晶閘管反并聯(lián)型）。

    另外，按照固態(tài)繼電器內(nèi)部所采用元器件的不同，可分為分立元器件組裝型、厚膜電路組裝型、單片集成電路組裝型等。按照所采用電氣隔離元器件的不同，可分為光電隔離型（包括光電耦合器、光控晶體管和光控晶閘管等）、干簧繼電器隔離型、變壓器隔離型等。

    基本參數(shù)

    固態(tài)繼電器的主要產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)分輸入?yún)?shù)、輸出參數(shù)、其他參數(shù)3大類(lèi)，現(xiàn)將主要參數(shù)介紹如下。

    ①輸入電壓范圍/輸入電流。輸入電壓范圍是指在環(huán)境溫度25℃以下，能夠使固態(tài)繼電器正常工作所必須（指最小值）或允許（指最大值）輸入的電壓范圍值。而輸入電流則是指在某一特定輸入電壓下，所對(duì)應(yīng)的輸入電流值。

    ②可接通電壓/可關(guān)斷電壓。可接通電壓是指在輸入端所加的電壓達(dá)到或大于該電壓值時(shí)，能夠確保輸出端導(dǎo)通；可關(guān)斷電壓是指在輸入端所加的電壓達(dá)到或低于該電壓值時(shí)，能夠確保輸出端關(guān)斷。

    ③額定輸出電壓/額定工作電流。額定輸出電壓是指輸出端所能夠承受的最高負(fù)載工作電壓。額定工作電流則是指在環(huán)境溫度25℃時(shí)，輸出端所能夠通過(guò)的最大穩(wěn)態(tài)工作電流。

    ④輸出電壓降/輸出漏電流。輸出電壓降是指固態(tài)繼電器處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，在額定工作電流下所測(cè)得的輸出端電壓值。輸出漏電流是指固態(tài)繼電器處于關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，在輸出端施加額定輸出電壓的條件下所測(cè)得的流經(jīng)負(fù)載的電流值。顯然，衡量一個(gè)固態(tài)繼電器的優(yōu)劣，它的輸出電壓降和輸出漏電流均應(yīng)越小越好。

    ⑤浪涌電流。這是指固態(tài)繼電器處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，輸出端所能承受、且不致造成器件永久性損壞的非重復(fù)最大浪涌（或過(guò)載）電流。交流固態(tài)繼電器的浪涌電流為額定工作電流的5 -10倍（1個(gè)周期），直流產(chǎn)品為額定工作電流的1.5 -5倍(1s)。

    ⑥功耗。這是指固態(tài)繼電器在激勵(lì)和去激勵(lì)兩種狀態(tài)下，本身所耗散的最大功率值。

    ⑦接通時(shí)間/關(guān)斷時(shí)間。接通時(shí)間是指常開(kāi)型固態(tài)繼電器從施加輸入電壓開(kāi)始，到輸出端開(kāi)始導(dǎo)通且輸出電壓達(dá)到其電壓最終變化的90%時(shí)，所需要的時(shí)間長(zhǎng)短。關(guān)斷時(shí)間是指常開(kāi)型固態(tài)繼電器從切除輸入電壓開(kāi)始，到輸出端開(kāi)始關(guān)斷且輸出電壓達(dá)到其電壓最終變化的90%時(shí)，所需要的時(shí)間間隔。顯然，接通時(shí)間和關(guān)斷時(shí)間越短，說(shuō)明固態(tài)繼電器的開(kāi)關(guān)性能越好。

    ⑧過(guò)零電壓。針對(duì)交流過(guò)零型固體繼電器而言，它是指輸入端加上額定電壓，能使繼電器輸出端導(dǎo)通的最大起始電壓。

    ⑨絕緣電阻/絕緣強(qiáng)度。絕緣電阻是指固態(tài)繼電器輸入端與輸出端、輸入端與外殼（包括散熱底板）、輸出端與外殼之間，在施加上一定直流電壓（如550V）時(shí)，所測(cè)量得到的電阻值。絕緣強(qiáng)度也叫介質(zhì)耐壓，它是指輸入與輸出端、輸出端與外殼、輸入端與外殼之間所能夠承受的最大電壓值。

    ⑩工作溫度/最高結(jié)溫。工作溫度是指固態(tài)繼電器按規(guī)范安裝或不安裝散熱板時(shí)，所允許的正常工作環(huán)境溫度范圍。最高結(jié)溫則是指輸出開(kāi)關(guān)元件所允許的最高結(jié)溫。

    型號(hào)命名

    國(guó)產(chǎn)固態(tài)繼電器最常用的型號(hào)命名（部頒標(biāo)準(zhǔn)）一般由6部分組成，其格式和含義如圖29-4所示。第1部分用字母“JG”表示固態(tài)繼電器；第2部分用字母表示產(chǎn)品的體積大小，其中“W”代表“微型”、“C”代表“超小型”、“×”代表“小型”；第3部分用數(shù)字表示產(chǎn)品序號(hào)；第4部分用字母表示產(chǎn)品分類(lèi)，其中“F”代表封閉式交流輸出、“FA”代表封閉式直流輸出、  “M”代表金屬全密封；第5部分用數(shù)字和字母表示規(guī)格參數(shù)——頭一組數(shù)字。

    表示最大輸入電壓（單位“V”不標(biāo)出），后兩組數(shù)為額定工作電流和額定輸出電壓；第6部分用數(shù)字表示產(chǎn)品類(lèi)型，其中 “O”代表過(guò)零型、“1”代表 “隨機(jī)（調(diào)相）型”，直流輸出的產(chǎn)品無(wú)此數(shù)字。例如：某固態(tài)繼電器的型號(hào)為JGX-IOF/01 4—40A220V-O，它表示該產(chǎn)品是小型塑封式過(guò)零型交流輸出固體繼電器，最大直流輸入電壓為14V，額定工作電流為40A，額定輸出電壓為220V。有時(shí)在電路圖等資料中型號(hào)的后3部分被省略，僅標(biāo)出前3部分。

    目前，國(guó)內(nèi)外固態(tài)繼電器的型號(hào)命名方法五花八門(mén)，即使是國(guó)內(nèi)各廠(chǎng)家的產(chǎn)品，往往在型號(hào)命名及規(guī)格標(biāo)志上也存在很大差異。例如：北京靈通電子有限公司生產(chǎn)的“靈通”系列固態(tài)繼電器，其第1部分用字母“S”表示普通交流固態(tài)繼電器（大功率產(chǎn)品不標(biāo)字母），“D”表示普通直流固態(tài)繼電器，并且“S”或“D”前面加有“H”表示該產(chǎn)品為“增強(qiáng)型”；第2部分用字母“A”表示控制信號(hào)為“交流電”，如無(wú)此字母則表示為“直流電”；第3部分用數(shù)字表示工作電壓，其中“2”表示“24 - 240V”、“3”表示“40 - 420V”、“6”表示“45 - 660V”；第4部分用數(shù)字表示額定工作電流，單位A（不標(biāo)出）；第5部分用字母表示產(chǎn)品類(lèi)型，其中“Z”代表過(guò)零型、“P”代表“隨機(jī)（調(diào)相）型”，直流輸出的產(chǎn)品此位無(wú)字母；第6部分用字母表示外形，常見(jiàn)字母有“K”、“L”、“W”、“F”等幾種．表29-1給出了幾種常用固態(tài)繼電器的型號(hào)及性能參數(shù)．僅供參考。

    固態(tài)繼電器的型號(hào)中包含了產(chǎn)品的主要特征和重要參數(shù)信息，由于各廠(chǎng)家對(duì)產(chǎn)品型號(hào)命名的方法不統(tǒng)一，給使用者帶來(lái)了一定的不便。這就要求使用者在選用固態(tài)繼電器時(shí)，必須認(rèn)真查閱廠(chǎng)家說(shuō)明書(shū)，弄清楚產(chǎn)品的命名方法，弄清楚主要電氣參數(shù)，確保正確合理地使用。

    產(chǎn)品標(biāo)識(shí)

    常用固態(tài)繼電器都是四端器件，其外殼除了標(biāo)出國(guó)29-5( a)所示的產(chǎn)品名稱(chēng)（有時(shí)用字母“SSR”表示）、型號(hào)、廠(chǎng)家銘牌外，還將引腳功能直接標(biāo)示在外殼上，如圖29-5 (b)所29沒(méi)有觸點(diǎn)的固態(tài)繼電器示．體積較大的大功率固態(tài)繼電器，不僅標(biāo)志出了引腳功能，而且還將輸入電壓范圍或輸入電流、額定輸出電壓和額定工作電流等參數(shù)直接標(biāo)示在相應(yīng)的引腳附近，如圖29-5( C)所示?？梢?jiàn)，盡管固態(tài)繼電器（尤其是微、超小型產(chǎn)品）的輸入端和輸出端在排列順序上沒(méi)有什么規(guī)律，但其引腳識(shí)別起來(lái)還是比較容易的。

    有些固態(tài)繼電器的外殼上面還開(kāi)出了一個(gè)小圓孔，并露出紅色發(fā)光二極管的管帽，該發(fā)光二極管多系輸入端工作狀態(tài)指示燈，這是普通電磁繼電器所沒(méi)有的，如圖29-5 (d)所示。如果需要了解更詳細(xì)的參數(shù)和性能特點(diǎn)等，需要查閱廠(chǎng)家產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)或固態(tài)繼電器產(chǎn)品手冊(cè)。

    電路符號(hào)

    固態(tài)繼電器在電路圖中的表示符號(hào)見(jiàn)圖29-6。注意：圖形符號(hào)各引腳旁邊（方框內(nèi)、外均可）分別標(biāo)出電極性符號(hào)，輸入端和輸出端按慣例不要畫(huà)在同一邊或相鄰的一邊上。當(dāng)同一個(gè)電路圖中出現(xiàn)多個(gè)固態(tài)繼電器時(shí)，可按習(xí)慣在文字符號(hào)后面加上數(shù)字編號(hào)，以示區(qū)別。