固态继电器的原理与应用（2）
3.固态继电器的特点
SSR成功地实现了弱信号(Vsr)对强电(输出端负载电压)的控制。由于光耦合器的应用，使控制信号所需的功率极低(约十余毫瓦就可正常工作)，而且Vsr所需的工作电平与TTL、HTL、CMOS等常用集成电路兼容，可以实现直接联接。这使SSR在数控和自控设备等方面得到广泛应用。在相当程度上可取代传统的“线圈—簧片触点式”继电器(简称“MER”)。
SSR由于是全固态电子元件组成，与MER相比，它没有任何可动的机械部件，工作中也没有任何机械动作；SSR由电路的工作状态变换实现“通”和“断”的开关功能，没有电接触点，所以它有一系列MER不具备的优点，即工作高可靠、长寿命(有资料表明SSR的开关次数可达108-109次，比一般MER的106高几百倍)；无动作噪声；耐振耐机械冲击；安装位置无限制；很容易用绝缘防水材料灌封做成全密封形式，而且具有良好的防潮防霉防腐性能；在防爆和防止臭氧污染方面的性能也极佳。这些特点使SSR可在军事(如飞行器、火炮、舰船、车载武器系统)、化工、井下采煤和各种工业民用电控设备的应用中大显身手，具有超越MER的技术优势。
交流型SSR由于采用过零触发技术，因而可以使SSR安全地用在计算机输出接口上，不必为在接口上采用MER而产生的一系列对计算机的干扰而烦恼。此外，SSR还有能承受在数值上可达额定电流十倍左右的浪涌电流的特点。
3.1固态继电器的优点
3.1.1高寿命，高可靠:SSR没有机械零部件，有固体器件完成触点功能，由于没有运动的零部件，因此能在高冲击，振动的环境下工作，由于组成固态继电器的元器件的固有特性，决定了固态继电器的寿命长，可靠性高。
3.1.2灵敏度高，控制功率小，电磁兼容性好:固态继电器的输入电压范围较宽，驱动功率低，可与大多数逻辑集成电路兼容不需加缓冲器或驱动器。
3.1.3快速转换:固态继电器因为采用固体其间，所以切换速度可从几毫秒至几微妙。
3.1.4电磁干扰笑:固态继电器没有输入'线圈“，没有触点燃弧和回跳，因而减少了电磁干扰。大多数交流输出固态继电器是一个零电压开关，在零电压处导通，零电流处关断，减少了电流波形的突然中断，从而减少了开关瞬态效应。
3.2固态继电器的缺点
3.2.1导通后的管压降大，可控硅或双相控硅的正向降压可达1～2V，大功率晶体管的饱和压浆液灾1～2V之间，一般功率场效应管的导通电祖也较机械触点的接触电阻大。
3.2.2半导体器件关断后仍可有数微安至数毫安的漏电流，因此不能实现理想的电隔离。
3.2.3由于管压降大，导通后的功耗和发热量也大，大功率固态继电器的体积远远大于同容量的电磁继电器，成本也较高。
3.2.4电子元器件的温度特性和电子线路的抗干扰能力较差，耐辐射能力也较差，如不采取有效措施，则工作可靠性低。
3.2.5固态继电器对过载有较大的敏感性，必须用快速熔断器或RC阻尼电路对其进行过在保护。固态继电器的负载与环境温度明显有关，温度升高，负载能力将迅速下降。
4.固态继电器的技术参数及选用
4.1固态继电器的技术参数
4.1.1输入电压范围：在环境温度25'c下，固态继电器能够工作的输入电压范围。
4.1.2输入电流：在输入电压范围内某一特定电压对应的输入电流值。
4.1.3接通电压：在输入端加该电压或大于该电压值时，输出端确保导通。
4.1.4关断电压：在输入端加该电压或小于该电压值时，输出端确保导通。
4.1.5反极性电压：能够加在继电器输入端上，而不应起永久性破坏的最大允许反向电压。
4.1.6额定输出电流：环境25'C时的最大稳态工作电流。
4.1.7额定输出电压：能够承受的最大负载工作电压。
4.1.8输出电压降：当继电器处于导通时，在额定输出电流下测得的输出端电压。
4.1.9输出漏电流：当继电器处于关断状态施加额定输出电压时，流经负载的电流值。
4.1.10接通时间：当继电器接通时，加输入电压到接通电压开始至输出达到其电压最终变化的90%为止之间的时间间隔。
4.1.11关断时间：当继电器关断时，切除输入电压到关断电压开始至输出达到其电压最终变化的10%为止之间的时间间隔。
4.1.12过零电压：对交流过零型固态继电器，输入端加入额定电压，能使继电器输出端导通的最大起始电压。
4.1.13最大浪涌电压：继电器能承受的而不致造成永久性损坏的非重复浪涌(或过载)电流。
4.1.14电器系统峰值：在继电器工作状态继电器输出端能够承受的最大迭加的瞬时峰值击穿电压。
4.1.15电压指数上升率dv/dt：继电器的输出元件能够承受的不使其导通的电压上升率。
4.1.16工作温度：继电器安规范安装或不安装散热板时，其正常工作的环境温度范围。
4.2固态继电器的选用
功率固态继电器的特性参数包括输入和输出参数，下面以北京科通继电器总厂生产的GX-10F继电器为例，列出输入、输出参数，详见表1，根据输入电压参数值大小，可确定工作电压大小。如采用TTL或CMOS等逻辑电平控制时，最好采用有足够带载能力的低电平驱动，并尽可能使“0”电平低于0.8 V。如在噪声很强的环境下工作，不能选用通、断电压值相差小的产品，必需选用通、断电压值相差大的产品，(如选接通电压为8 V或12 V的产品)这样不会因噪声干扰而造成控制失灵 。输出参数的项目较多，现对主要几个参数说明如下：
表1SSR技术参数
|
参数名称(单位) |
参数值 |
参数名称(单位) |
参数值 |
||||||
|
最小 |
典型 |
最大 |
最小 |
典型 |
最大 |
||||
|
输入端 |
直流控制电压(V) |
3.2 |
14 |
输出端 |
过零电压(V) |
±15 |
|||
|
输入电流(mA) |
20 |
输出压降(V) |
2.0 |
||||||
|
接通电压(V) |
3.2 |
输出漏电流(mA) |
10 |
||||||
|
关断电压(V) |
1.5 |
接通电间(mS） |
10 |
||||||
|
反极向保护电压(V) |
15 |
关断时间(mS) |
10 |
||||||
|
绝缘电阻(Ω) |
109 |
工作频率(Hz) |
47 |
70 |
|||||
|
介质耐压(V) |
1500 |
功率损耗(W) |
1.5 |
||||||
|
关断dV/dt(V/μs) |
200 |
||||||||
|
输出端 |
额定输出电压(V) |
25 |
250 |
晶闸管结温℃ |
110 |
||||
|
额定输出电流(A) |
10 |
工作温度(℃) |
-20 |
+80 |
|||||
|
浪涌电流(A) |
100 |
||||||||
4.2.1额定输入电压；它是指定条件下能承受的稳态阻性负载的最大允许电压有效值。如果受控负载是非稳态或非阻性的，必需考虑所选产品是否能承受工作状态或条件变化时(冷热转换、静动转换、感应电势、瞬态峰值电压、变化周期等) 所产生的最大合成电压。例如负载为感性时，所选额定输出电压必须大于两倍电源电压值，而且所选产品的阻断(击穿)电压应高于负载电源电压峰值的两倍。如在电源电压为交流220V、一般的小功率非阻性负载的情况下，建议选用额定电压为400V—600V的SSR产品；但对于频繁启动的单相或三相电机负载，建议选用额定电压为660V—800V的SSR产品。