姓名：鐘寧健
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1.概述
固態(tài)繼電器（Solid State Relay ,縮寫 SSR）是用分離的電子元器件、集成電路（或芯片）及混合微電路技術(shù)結(jié)合發(fā)展起來的一種具有繼電特性的無觸點(diǎn)式電子開關(guān)。具有壽命長、可靠性高、開關(guān)速度快、電磁干擾小、無噪聲、無火花等特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于航天、航海、家電、機(jī)床、通訊、化工、煤礦等工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域。
2.固態(tài)繼電器分類（按輸出負(fù)載電源分）
2.1交流固態(tài)繼電器
2.1.1按開關(guān)方式分
a.電壓過零導(dǎo)通型（簡稱過零型）b.電壓隨機(jī)導(dǎo)通型（簡稱隨機(jī)型）
2.1.2按輸出開關(guān)元件分
a.雙向可控硅輸出型b.單向可控硅反并聯(lián)型（增強(qiáng)型）
2.1.3按安裝方式分
a.焊針式：線路板用，一般為小電流規(guī)格B.裝置式：可配置散熱器安裝固定在金屬底板上，大電流規(guī)格
2.2直流固態(tài)繼電器
2.2.1按輸入端分
a.光隔離型 b.高頻磁隔離，變壓器耦合
2.2.2按輸出端分
a.大功率三極管 b.功率場效應(yīng)管
2.3交直流固態(tài)繼電器
a.光伏耦合器 b.磁隔離
3. 典型交直流固態(tài)繼電器原理分析
3.1 交流固態(tài)繼電器（過零型）原理分析
固態(tài)繼電器由三部分組成：輸入電路、隔離（耦合）和輸出電路組成，在輸入電路控制端加入信號后，IC1光電耦合器內(nèi)光敏三極管呈導(dǎo)通狀態(tài)，R1串接電阻對輸入信號進(jìn)行限流，以保證光耦合器不致?lián)p壞。LED發(fā)光二極管指示輸入端控制信號，VD1可防止當(dāng)輸入信號正負(fù)極性接反時(shí)以保護(hù)光耦I(lǐng)C1。
V1 在線路中起到交流電壓檢測作用，使固態(tài)繼電器在電壓過零時(shí)開啟、負(fù)載電流過零時(shí)關(guān)斷。當(dāng)IC1光敏三極管截止時(shí)（控制端無信號輸入時(shí)），V1通過R2獲得基極電流使之飽和導(dǎo)通,從而使 SCR可控硅門極觸發(fā)電壓UGT被箝在低電位而處于關(guān)斷狀態(tài)，最終導(dǎo)致BTA雙向可控硅在門極控制端R6上無觸發(fā)脈沖而處于關(guān)斷狀態(tài)。
當(dāng)IC1光敏三極管導(dǎo)通時(shí)（ 控制端有信號輸入時(shí)） ，SCR可控硅的工作狀態(tài)由交流電壓零點(diǎn)檢測三極管V1來確定其工作狀態(tài) 。如電源電壓經(jīng)R2與R3分壓，A處電壓大于過零電壓時(shí)（VA＞VBE1），V1處飽和導(dǎo)通狀態(tài)，SCR、BTA可控硅都處于關(guān)斷狀態(tài)；如電源電壓經(jīng)R2與R3分壓，A處電壓小于過零電壓時(shí)（VA＞VBE1）V1處截止?fàn)顟B(tài)，SCR可控硅通過R4獲得觸發(fā)信號而導(dǎo)通 ,從而使 BTA在R6上也獲得觸發(fā)信號也呈導(dǎo)通狀態(tài),對負(fù)載電源進(jìn)行關(guān)斷控制。如此時(shí)控制端信號關(guān)斷后,負(fù)載電流也隨之減小至BTA雙向可控硅的維持電流IH時(shí)可自行關(guān)斷,切斷負(fù)載電源。
交流過零型固態(tài)繼電器，因有其電壓過零時(shí)開啟，負(fù)載電流過零時(shí)關(guān)斷的特性。它的最大接通、關(guān)斷時(shí)間是半個(gè)電源周期，在負(fù)載上可得到一個(gè)完整的正弦波形。也相應(yīng)的減少了對負(fù)載的沖擊。而在相應(yīng)的控制回路中產(chǎn)生的射頻干擾也大大減少。過零型與隨機(jī)型的工作波形圖分別見圖2和圖3。
在輸入控制回路中，電阻R1串接在IC1光電耦合器輸入端對其發(fā)光管進(jìn)行限流保護(hù)，發(fā)光管LED對輸入控制信號給予指示，VD1對輸入端的反偏電壓進(jìn)行保護(hù)。當(dāng)控制端無信號輸入時(shí)，IC1光電耦合器中的光敏三極管呈截止高阻狀態(tài) ，V1通過R2獲得其基極電流使之飽和導(dǎo)通,從而導(dǎo)致 V2、V3、V4均處在截止?fàn)顟B(tài)，使其固態(tài)繼電器呈關(guān)斷狀態(tài)。
當(dāng)控制端有信號輸入時(shí)，IC1中光敏三極管導(dǎo)通，使 V1呈截止?fàn)顟B(tài)，從而使V2、V3、V4導(dǎo)通使其固態(tài)繼電器呈接通狀態(tài)，并將電源加至負(fù)載上，直流固態(tài)繼電器的輸出端隨著輸入端信號的加入而導(dǎo)通，信號的消失而關(guān)斷。
另外，大功率低電壓的直流固態(tài)繼電器的輸出開關(guān)普遍采用功率場效應(yīng)管來替代功率三極管,以此來降低輸入功率。
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