SSR/固態(tài)繼電器常見問題總匯

Q：固態(tài)繼電器是什么？

A: 固態(tài)繼電器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)，為四端有源器件。其中兩個(gè)端子為低電流輸入控制端，另外兩端為高電流輸出受控端，即負(fù)載端，中間采用光電隔離，作為輸入輸出之間電氣隔離。在輸入端加上直流或脈沖信號，輸出端就能從關(guān)斷狀態(tài)轉(zhuǎn)變成導(dǎo)通狀態(tài)，無信號時(shí)就呈阻斷狀態(tài)，從而控制較大負(fù)載。但由于這種隔離，繼電器的負(fù)載端實(shí)際上通過開關(guān)電路來供電，所以要啟動(dòng)繼電器必須在負(fù)載端同時(shí)提供電壓和負(fù)載。固態(tài)繼電器是具有壽命長、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。

Q：與機(jī)械繼電器相比，使用SSR有什么優(yōu)點(diǎn)呢？

A：很多應(yīng)用中，需要很快的切換功率元件（從幾瓦到到數(shù)千瓦）。一個(gè)很好的例子是溫控系統(tǒng)中的加熱器元件的控制。通過寬脈沖調(diào)幅調(diào)節(jié)輸入系統(tǒng)的加熱，周期地開關(guān)固定功率的加熱元件，從幾秒到幾分鐘。機(jī)械式繼電器具有有限的開關(guān)次數(shù)，因?yàn)樗鼈兊脑?jīng)過幾萬次之后就用壞了。SSR就沒有這些問題。如果應(yīng)用得當(dāng)，可以無限運(yùn)行。

Q：使用SSR有哪些限制呢？

A：與機(jī)械式繼電器相比，SSR的限制非常少。首先，因?yàn)镾SR是基于半導(dǎo)體的，所以既不能全路導(dǎo)通，又不能全路關(guān)斷。這意味著處于"on"狀態(tài)，有電流時(shí)，繼電器仍然具有內(nèi)阻，使繼電器發(fā)熱。當(dāng)處于"off"狀態(tài)，繼電器仍然具有少量的泄漏電流，通常幾毫安。電流泄漏可以用來保持某些負(fù)載不會(huì)關(guān)斷，特別是高阻抗時(shí)。另外，SSR對于電壓的瞬變非常敏感，盡管Opto22的繼電器都具有非常好的瞬變保護(hù)，如果繼電器經(jīng)受足夠次數(shù)的沖擊時(shí)，也會(huì)損壞或降低性能。這就使得SSR用于驅(qū)動(dòng)大電感機(jī)電負(fù)載時(shí)，例如有些螺線管或電動(dòng)機(jī)時(shí)，不是特別理想的。SSR也絕不能應(yīng)用于某些條件下，比如安全電源開關(guān)，因?yàn)榧词乖趏ff狀態(tài)下，也存在泄漏電流。通過SSR的泄漏電流存在，也可能會(huì)出現(xiàn)高電壓。即使繼電器不傳導(dǎo)大電流，開關(guān)端也將會(huì)"發(fā)熱"，因此非常危險(xiǎn)。

Q：請問您制造多相繼電器嗎？

A：Opto22 僅制造單相SSR。如果需要多相操作，每一相使用一個(gè)繼電器。由于SSR使用的半導(dǎo)體類型的限制，制造多相SSR是不實(shí)際的。然而，多相操作可以通過使用多個(gè)繼電器來實(shí)現(xiàn)。

Q：可以將多個(gè)SSR并聯(lián)起來從而獲得較高的電流等級嗎？

A：不行。沒有辦法能保證兩個(gè)或多個(gè)繼電器并聯(lián)使用時(shí)，會(huì)同時(shí)接通。對于每一個(gè)繼電器，輸出端都需要一個(gè)最小的電壓才能起作用。由于光電隔離的特性，觸點(diǎn)實(shí)際上是通過開關(guān)電路來供電的。一個(gè)繼電器先接通時(shí)，第二個(gè)繼電器會(huì)失去導(dǎo)通電壓，這樣它就不會(huì)接通了， 或者至少要等到第一個(gè)繼電器不再攜帶很大的電流時(shí)才導(dǎo)通。

Q："過零"導(dǎo)通電路指的是什么呢？

A：所謂"過零"是指，當(dāng)加入控制信號，交流電壓過零時(shí)，SSR才會(huì)變?yōu)橥☉B(tài)；而當(dāng)斷開控制信號后，SSR要等待交流電的正半周與負(fù)半周的交界點(diǎn)(零電位) 時(shí)，SSR才會(huì)變?yōu)閿鄳B(tài)。如下圖所示。這種設(shè)計(jì)所產(chǎn)生的EMI/RFI噪聲也非常低，能防止產(chǎn)生高次諧波干擾和對電網(wǎng)的污染。所以只有在交流電壓的零電位點(diǎn)，AC SSR才會(huì)導(dǎo)通（有控制電壓信號）或關(guān)斷（無控制電壓信號）。所有的Opto22 AC SSR都設(shè)有過零導(dǎo)通和關(guān)斷電路。當(dāng)AC 電壓為零時(shí)，沒有電流流過，這就使得繼電器中的半導(dǎo)體設(shè)備安全、容易的通斷。

Q：可以使用AC SSR來控制DC嗎？

A：不行。由于上面所述的過零電路，繼電器將永遠(yuǎn)不會(huì)導(dǎo)通，即使通了，也關(guān)不了。因?yàn)镈C電壓不可能降到零。

Q：可以使用DC SSR 來控制AC嗎？

A: 不行。用于Opto22 DC SSR的半導(dǎo)體設(shè)備是極性的。當(dāng)極性反轉(zhuǎn)，波形改變時(shí)，它將關(guān)斷或?qū)ā?

Q：DC SSR可以用來控制模擬信號嗎？s

A:不推薦使用，原因很多。首先，通過繼電器的壓降將會(huì)導(dǎo)致信號丟失。其次，操作電壓和電流較低時(shí)，SSR的導(dǎo)通特點(diǎn)是非線性的。使用機(jī)械繼電器，效果會(huì)更好。

Q：您的SSR通過哪些認(rèn)證呢？

A：通常，Opto22 繼電器通過UL、CSA、CE認(rèn)證。見www.opto22.com .

另外，有些SSR也通過了VDE認(rèn)證，詳情聯(lián)系Opto22。

FAQ: SSR故障處理

Q：我的繼電器不起作用了，可能是什么原因呢？

A：SSR失效有多種原因。多數(shù)情況下，不起作用指的是不能接通或關(guān)斷。通常，SSR失效是由于不正確的安裝，因?yàn)樗鼈兒唵巍⒖煽?。如果您的SSR失效了，首先檢查一下繼電器的操作參數(shù)，確保繼電器適用于該系統(tǒng)，并且繼電器安裝正確。導(dǎo)致SSR失效的常見原因有下列三個(gè)：

SSR與負(fù)載不匹配。

由于長時(shí)間負(fù)載較大電流，繼電器過熱損壞。

SSR保護(hù)不充分。

記住半導(dǎo)體不如簡單的金屬觸點(diǎn)堅(jiān)固。反相電壓超過繼電器的PRV等級時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致?lián)p壞。開關(guān)電路的電壓尖峰，可能是電感的影響，破壞一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部的開關(guān)設(shè)備。大電感負(fù)載時(shí)，記住要使用減震器、transorb二極管、MOV或整流二極管。

SSR安裝不正確。

SSR沒有安裝足夠大的散熱器、或者沒有使用傳熱元件，使得繼電器過熱。負(fù)載端沒有緊固好，也將會(huì)產(chǎn)生繼電器電弧或發(fā)熱。Opto 22 推薦在負(fù)載螺紋端扭矩是15 到 16 inch-pound. 要確保端子緊固，并在接縫處進(jìn)行焊接，確保良好的電接觸，并進(jìn)行保護(hù)以免腐蝕。

Q：怎樣對SSR進(jìn)行測試呢？

A：使用測試機(jī)械繼電器同樣的方法對SSR進(jìn)行測試是不可能的。典型的SSR對于放置在輸出負(fù)載端的歐姆表會(huì)產(chǎn)生無限大的阻抗。原因很多。首先，SSR需要較小的功率驅(qū)動(dòng)，功率從放置在負(fù)載端的任何電壓源獲取。典型的萬用表不足以提供足夠大的電壓使得繼電器改變狀態(tài)。其次，AC SSR 包含過零電路。除非存在零電位將不會(huì)改變狀態(tài)。多數(shù)的測試設(shè)備將會(huì)提供直流電壓，因此繼電器將不會(huì)過零，不會(huì)改變狀態(tài)。要測試SSR，最好在實(shí)際使用的開關(guān)電路電壓下進(jìn)行測試，用來驅(qū)動(dòng)負(fù)載，例如一個(gè)大的電燈泡。

Q：我有一個(gè)SSR用來驅(qū)動(dòng)負(fù)載。負(fù)載正確導(dǎo)通，但是從來都不關(guān)斷，除非我整個(gè)關(guān)閉繼電器的電源。到底是什么原因呢？

A：這是當(dāng)使用高阻抗負(fù)載時(shí)，通常會(huì)出現(xiàn)的問題，例如使用霓虹燈或小螺線管。這樣的負(fù)載通常具有相對較大的初始電流，但是較小的保持電流。結(jié)果是通過繼電器的斷開狀態(tài)泄漏電流不足以使得負(fù)載接通(見前節(jié))，但是一旦接通后，就一直保持通態(tài)，無法斷開。解決的方法是將一個(gè)功率電阻與負(fù)載并聯(lián)，使流過該功率電阻的電流是SSR額定最大泄漏電流的8-10倍，要確保該電阻具有足夠高的功率等級。例如，當(dāng)SSR負(fù)載端采用120VAC時(shí)，泄漏電流是5mA時(shí)，最好使流過電阻的電流是50mA。根據(jù)歐姆定律，電阻值最好選擇2，400歐姆的。電阻器的耗散功率為6W，所以應(yīng)該使用7.5W或10W的功率電阻器。

Q： 我有一個(gè)新的AC SSR驅(qū)動(dòng)一個(gè)螺線管。第一次可以導(dǎo)通，但是以后就不導(dǎo)通了。為什么呢？

A：有些螺線管、有些類型的鹵素?zé)粢约澳承╊愋偷念l閃燈，將二極管與線圈或燈絲串聯(lián)。這使得燈的作用類似于半波整流器。Opto22 SSR具有內(nèi)置的RC回路與輸出并聯(lián)。回路中的電容充電但是不能通過串聯(lián)的二極管放電，使得電壓出現(xiàn)在SSR終端。因?yàn)镾SR必須要出現(xiàn)零點(diǎn)電位，所以這種條件下它就再不能導(dǎo)通了。解決的辦法是在繼電器的終端放置一個(gè)大的電阻（幾千歐姆），將電容的電荷釋放，從而電壓過零。