固体继电器的原理、类型及使用注意事项

固体继电器（Solid State Relay，SSR）是20世纪70年代后期发展起来的一种新型无触头继电器，可以取代传统的继电器和小容量接触器。固体继电器与通常的电磁继电器不同，它无触头，输入电路与输出电路之间光（电）隔离，由分立元件、半导体微电子电路芯片和电力电子器件组装而成，如图9-15所示。以阻燃型环氧树脂为原料，采用灌封技术将其封闭在外壳中，使其与外界隔离，具有良好的耐压、防腐、防潮、抗振动性能。固体继电器可以实现用微弱的控制信号（几毫安到几十毫安）控制0.1A直至几百安电流负载，进行无触头接通或分断。

图9-15　固体继电器的内部结构

由于固体继电器接通和断开负载时不产生火花，又具有高稳定、高可靠、无触头、寿命长、与TTL和CMOS集成电路有着良好的兼容性等优点，广泛应用在电动机调速、正反转控制、调光、家用电器、烘箱加温控温、输变电电网的建设与改造、电力拖动、印染、塑料加工、煤矿、钢铁、化工和军用等方面。

固体继电器由输入电路、驱动电路和输出电路三部分组成。根据输出电流类型的不同，固体继电器分为交流和直流两种类型。交流固体继电器（AC-SSR）以双向晶闸管为输出开关器件，用来通、断交流负载；直流固体继电器（DC-SSR）以功率晶体管为开关器件，用来通、断直流负载。从外部接线来看，固体继电器是一种四端器件，两个输入端，两个输出端（AC-SSR对应为双向晶闸管的阴阳两极，DC-SSR对应为晶体管的集电极和发电极）。输入端接控制信号，输出端与负载、电源串联，SSR实际上是一个受控的电力电子开关，其等效电路如图9-16a所示。当输入端给定一个控制信号时，输出端导通；输入端无控制信号时，输出端关断截止。图9-16b所示为图形符号。(www.xing528.com)

图9-16 固体继电器的等效电路图和图形符号

交流固体继电器根据触发信号方式不同分为过零型触发（Z型）和非过零型或随机型（P型）触发两种，过零型和非过零型之间的区别主要在于负载交流电流导通的条件。过零触发型电源电压处在非过零区，其输出端负载无电流，只有当电源电压到达过零区时，输出端负载中才有电流流过；非过零触发型不管电源电压处在什么状态，输入端施加信号电压时，输出端负载立刻导通。非过零型触发在输入端控制信号撤销时输出端负载立即截止；过零触发型要等到电源电压到达过零区时，输出端负载才关断（复位）。即过零型触发具有电压过零时开启，负载电流过零时关断的特性。常用的交流AC-SSR有GTJ6系列、JGC-F系列、JGX-F和JGX-3/F系列等。

固体继电器输入电路采用光耦隔离器件，抗干扰能力强。输入信号电压在3V以上，电流在100mA以下，输出点的工作电流达到10A，故控制能力强。当输出负载容量很大时，可用固体继电器驱动功率管，再去驱动负载。使用时还应注意固体继电器的负载能力随温度的升高而降低。其他使用注意事项请参阅固体继电器的产品使用说明。