分不同类型的固态继电器具有不同的应用场景和特点

固态继电器（Solid State Relays，SSR）是由电力电子功率器件、集成电路和分立电子器件组成的四端有源、无触头继电器。

固态继电器的结构原理如图2-57所示。

图2-57 固态继电器的结构原理

a）固态继电器原理框图 b）固态继电器的电路符号 c）三相交流固态继电器产品外貌 d）直流固态继电器原理框图 e）交流固态继电器原理框图

由图2-57可见，固态继电器输入控制端是一个触发信号源回路，由恒流发生器及光电耦合器组成。输入电路多为直流输入，也有交流输入。直流输入电路又分为阻性输入和恒流输入。阻性输入电路的输入控制电流随输入电压呈线性正向变化。恒流输入电路在输入电压达到一定值时，电流不再随电压的升高而明显增大，可适应较宽的输入电压范围。输出受控端包括开关器件和吸收电路。输出电路是在触发信号的控制下，实现电路通断，主要由输出器件（芯片）和起瞬态抑制作用的吸收回路组成，有的产品还包括反馈电路。目前，各种固体继电器使用的输出器件主要有大功率晶体管、单向晶闸管、双向晶闸管、MOS场效应管、绝缘栅型双极晶体管等。中间采用光电耦合或变压器耦合、膜电阻网络和芯片使输入输出之间电气隔离。吸收电路是为防止从电源中传来的尖峰和浪涌对开关器件冲击和干扰而设计的，一般用RC串联吸收电路或非线性电阻（压敏电阻器）。交流固态继电器的内部驱动电路是一种晶闸管触发电路，包括零压监测电路，以控制晶闸管的开关状态，实现无触头、无火花地通断被控大电流负载。当在输入端加上直流或脉冲信号后，输出端就能从关断状态转变成导通状态，无信号时主回路呈阻断状态。固态继电器的驱动电路包括隔离耦合电路、功能电路和触发电路三部分。隔离耦合电路多采用光电耦合器或高频变压器。常用的光电耦合器有光-晶体管、光-双向晶闸管、光-二极管阵列（光-伏）等。高频变压器耦合在一定的输入电压下形成约10MHz的自激振荡，通过变压器磁心将高频信号传递到变压器二次侧。功能电路包括检波整流、过零、加速、保护、显示等功能电路。触发电路的作用是给输出器件提供触发信号。整个器件无可动部件及触头，可实现电磁式继电器相同的逻辑功能。

由于固态继电器具有结构紧凑、开关速度快、能与微电子逻辑电路兼容等特点，广泛应用于各种工业自动化装置、数控机械、交通灯、仪器仪表、医疗器械、橡塑机械、自动洗衣机等，在化工、煤矿等需防爆、防湿、防腐蚀场合中都大量使用。

固态继电器按产品类型分为直流固态继电器、交流固态继电器、双向固态继电器、光MOS固态继电器、智能化固态继电器等。直流固态继电器内部的开关元件是功率晶体管；交流固态继电器的开关元件是晶闸管，有单、三相之分；按触发形式可分为过零型（Z）、非过零型（P）、随机型、峰值型和相位型；按输入电压的不同类别，输入电路可分为直流输入、交流输入和交直流输入三种；固态继电器的输出电路也可分为直流输出、交流输出和交直流输出等形式。交流输出时，通常使用两个晶闸管或一个双向晶闸管，直流输出时，使用双极性器件或功率场效应管；有些输入控制电路还具有与TTL/CMOS兼容，正负逻辑控制和反相等功能。固态继电器产品封装有塑封型和金属壳全密封型。(www.xing528.com)

过零型固态继电器加入控制信号后，交流电压过零时，SSR即为通态；而当断开控制信号后，SSR要等待交流电的正半周与负半周的交界点（零电位）时，SSR才为断态。这能防止高次谐波的干扰和对电网的污染。过零型SSR内部包括过零检测电路，在施加输入信号时，只有当负载电源电压达到过零区域时才能导通，并有可能造成电源半个周期的延时。需要说明的是，“过零”并非必须是在电源电压波形过零处触发，而是在保证接通电压﹢（10～25V）到-（10～25V）区域内触发。

光MOS固态继电器（Optical MOS Relays）又称微电子继电器MER（Microeletronic Re-lays），也称为光伏固态继电器。它是以发光二极管（LED）、光伏二极管阵列PVDA（Photo-voltaic Diode Array）作为隔离耦合器件、功率场效应管（MOSFET）作为输出器件，是一种具有高速开关切换功能的双列直插式微型固态继电器。其中，光伏二极管阵列芯片PVDA是由多个光敏二极管和功能电路组成的硅单片集成电路。光MOS固态继电器具有较低导通电阻，输出特性好，动作速度高，可控制微小的模拟信号；低漏电电流；无噪声、高灵敏度，低电流消耗，引线间电容很小；体积小，并可实现多路和多触头结构；绝缘、隔离性好等优点。

图2-58是采用EMCRT48D75型电动机控制用固态继电器的应用实例。

图2-58 采用EMCRT48D75型固态继电器控制三相电动机应用实例

a）原理图 b）EMCRT48D75内部主电路原理图 c）产品外貌图

EMCRT48D75型固态继电器的额定输入电压为交流50Hz、480V，输入电压范围为交流24～550V，额定电流16A，可控制电动机功率7.5kW，控制电压范围为DC12～32V。外形尺寸100mm×76mm×56.5mm。重量130g。可导轨安装或附带螺钉安装。可以用于控制三相异步电动机，也可以控制单相电动机。主要应用于传送带、电梯、自动扶梯、水泵、风机、压缩机、吊车等领域的电动机正反向控制。图2-58a是用于三相异步电动机的正反向控制电路，图中FU是快速熔断器，其他按技术规范常规配置。