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./固态继电器与在应用中一些问题的探讨摘要：阐述了固态继电器的原理、结构、特点与交流直流固态继电器的适用X围,并针对交流固态继电器,提出了根据它的几个关键参数来合理选择固态继电器的方法、应用电路在设计上需要注意的一些问题以与给出了相应与计算机驳接的接口电路。关键词：固态继电器适用X围关键参数应用电路

固态继电器<SOLIDSTATERELAYS>,简写成"SSR",是一种全部由固态电子元件组成的新型无触点开关器件,它利用电子元件<如开关三极管、双向可控硅等半导体器件>的开关特性,可达到无触点无火花地接通和断开电路的目的,因此又被称为"无触点开关",它问世于70年代,由于它的无触点工作特性,使其在许多领域的电控与计算机控制方面得到日益广X的应用。固态继电器的输入电路是为输入控制信号提供一个回路,使之成为固态继电器的触发信号源。固态继电器的输入电路多为直流输入,个别的为交流输入。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的正向变化。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,这种继电器可适用于相当宽的输入电压X围。固态继电器有三部分组成:输入电路,隔离<耦合>和输出电路。安输入电压的不同类别,输入电路可分为直流输入电路,交流输入电路和交直流输入电路三种。固态继电器的输出电路是在触发信号的控制下,实现固态继电器的通断切换。输出电路主要由输出器件<芯片>和起瞬态抑制作用的吸收回路组成,有时还包括反馈电路。目前,各种固态继电器使用的输出器件主要有晶体三极管<Transistor>、单向可控硅<Thyristor或SCR>、双向可控硅<Triac>、MOS场效应管<MOSFET>、绝缘栅型双极晶体管<IGBT>等。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。固态继电器的输入与输出电路的隔离和耦合方式有光电耦合和变压器耦合两种。固态继电器的输出电路也可分为直流输出电路,交流输出电路和交直流输出电路等形式。交流输出时,通常使用两个可控硅或一个双向可控硅,直流输出时可使用双极性器件或功率场效应管。它是用半导体器件代替传统电接点作为切换装置的具有继电器特性的无触点开关器件,单相SSR为四端有源器件,其中两个输入控制端,两个输出端,输入输出间为光隔离,输入端加上直流或脉冲信号到一定电流值后,输出端就能从断态转变成通态。

交流固态继电器按开关方式分有电压过零导通型〔简称过零型〕和随机导通型〔简称随机型〕；按输出开关元件分有双向可控硅输出型〔普通型〕和单向可控硅反并联型〔增强型〕；按安装方式分有印刷线路板上用的针插式〔自然冷却,不必带散热器〕和固定在金属底板上的装置式〔靠散热器冷却〕；另外输入端又有宽X围输入〔DC3－32V〕的恒流源型和串电阻限流型等。一、固态继电器的有优缺点1、固态继电器的优点〔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。〔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X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〕快速转换:固态继电器因为采用固体器件,所以切换速度可从几毫秒至几微妙。〔4〕电磁干扰小: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。2、固态继电器的缺点〔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。〔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〕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。〔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。〔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。〔6〕主要不足是存在通态压降〔需相应散热措施〕,有断态漏电流,交直流不能通用,触点组数少,另外过电流、过电压与电压上升率、电流上升率等指标差。二、一般继电器与固态继电器的工作原理继电器<relay>也是一种电门,但与一般开关不同,继电器并非以机械方式控制,而是一种以电磁力来控制切换方向的电门。当线圈通电后,会使中心的软铁核心产生磁性,将横向的摆臂吸下,而臂的右侧则迫使电门接点相接,使两接点形成通路。简单的单轴单切式继电器,一颗继电器也可以同时切换多组电门,一个双轴双切的继电器,它有八支接脚,排列方式如图上接脚编号。另外继电器规格除了电门接点数目不同,还要注意线圈的工作电压是直流或是交流电,使用的电压电流大小,切换电门耐电压程度等,继电器的规格有6v、9v、12v、24v、48v、100v、110v、200v、220v…等,例如一般工业界常用的继电器接点可以耐电压电流110vac-10a,线圈使用电压为24vdc,共有二组或三组接点。低电压的直流继电器可以直接用电晶体推动,使用极为方便。一般继电器规格中它并不会说明继电器需要多少电流可以驱动线圈,在使用时可以量测线圈内的电阻值,就可以利用欧姆定律换算出耗电流,如果我们量测阻值为150w,线圈驱动电压24vdc,耗电流为24v/150w=0.16a,这样就可以知道电源供应器需要供应多大的电流,才能使继电器作动。

继电器是相当重要且常见的电子元件,在许多机械控制上都相当有用。SSR固态继电器以触发形式,可分为零压型<Z>和调相型<P>两种。在输入端施加合适的控制信号VIN时,P型SSR立即导通。当VIN撤销后,负载电流低于双向可控硅维持电流时<交流换向>,SSR关断。

Z型SSR内部包括过零检测电路,在施加输入信号VIN时,只有当负载电源电压达到过零区时,SSR才能导通,并有可能造成电源半个周期的最大延时。Z型SSR关断条件同P型,但由于负载工作电流近似正弦波,高次谐波干扰小,所以应用广泛。采用输出器件不同,有普通型<S,采用双向可控硅元件>和增强型<HS,采用单向可控硅元件>之分。当加有感性负载时,在输入信号截止t1之前,双向可控硅导通,电流滞后电源电压90O<纯感时>。t1时刻,输入控制信号撤销,双向可控硅在小于维持电流时关断<t2>,可控硅将承受电压上升率dv/dt很高的反向电压。这个电压将通过双向可控硅内部的结电容,正反馈到栅极。如果超过双向可控硅换向dv/dt指标<典型值10V/s,将引起换向恢复时间长甚至失败。

单向可控硅<增强型SSR>由于处在单极性工作状态,此时只受静态电压上升率所限制<典型值200V/s>,因此增强型固态继电器HS系列比普通型SSR的换向dv/dt指标提高了520倍。由于采用两只大功率单向可控硅反并联,改变了电流分配和导热条件,提高了SSR输出功率。

增强型SSR在大功率应用场合,无论是感性负载还是阻性负载,耐电压、耐电流冲击与产品的可靠性,均超过普通固态继电器,并达到了进口产品的基本指标,是替代普通固态继电器的更新产品。相对于以往的"线圈—簧片触点式"继电器<ElectromechanicalRelay,EMR>,SSR没有任何可动的机械零件,工作中也没有任何机械动作,具有超越EMR的优势,如反应快、可靠度高、寿命长〔SSR的开关次数可达108"109次,比一般EMR的106高出百倍〕、无动作噪声、耐震、耐机械冲击、具有良好的防潮防霉防腐特性。这些特点使SSR在军事、化工、和各种工业民用电控设备中均有广泛应用。固态继电器的控制信号所需的功率极低,因此可以用弱信号控制强电流。同时交流型的SSR采用过零触发技术,使SSR可以安全地用在计算机输出接口,不会像EMR那样产生一系列对计算机的干扰,甚至会导致严重当机。比较常用的是DIP封装的型式。控制电压和负载电压按使用场合可以分成交流和直流两大类,因此会有DC-AC、DC-DC、AC-AC、AC-DC四种型式,它们分别在交流或直流电源上做负载的开关,不能混用。三、固态继电器的原理与结构SSR按使用场合可以分成交流型和直流型两大类,它们分别在交流或直流电源上做负载的开关,不能混用。图1下面以交流型的SSR为例来说明它的工作原理,图1是它的工作原理框图,图1中的部件①-④构成交流SSR的主体,从整体上看,SSR只有两个输入端<A和B>与两个输出端<C和D>,是一种四端器件。工作时只要在A、B上加上一定的控制信号,就可以控制C、D两端之间的"通"和"断",实现"开关"的功能,其中耦合电路的功能是为A、B端输入的控制信号提供一个输入/输出端之间的通道,但又在电气上断开SSR中输入端和输出端之间的<电>联系,以防止输出端对输入端的影响,耦合电路用的元件是"光耦合器",它动作灵敏、响应速度高、输入/输出端间的绝缘<耐压>等级高；由于输入端的负载是发光二极管,这使SSR的输入端很容易做到与输入信号电平相匹配,在使用可直接与计算机输出接口相接,即受"1"与"0"的逻辑电平控制。触发电路的功能是产生合乎要求的触发信号,驱动开关电路④工作,但由于开关电路在不加特殊控制电路时,将产生射频干扰并以高次谐波或尖峰等污染电网,为此特设"过零控制电路"。所谓"过零"是指,当加入控制信号,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。这种设计能防止高次谐波的干扰和对电网的污染。吸收电路是为防止从电源中传来的尖峰、浪涌<电压>对开关器件双向可控硅管的冲击和干扰<甚至误动作>而设计的,一般是用"R-C"串联吸收电路或非线性电阻<压敏电阻器>。图2是一种典型的交流型SSR的电原理图。图2

图3直流型的SSR与交流型的SSR相比,无过零控制电路,也不必设置吸收电路,开关器件一般用大功率开关三极管,其它工作原理相同。不过,直流型SSR在使用时应注意：①负载为感性负载时,如直流电磁阀或电磁铁,应在负载两端并联一只二极管,极性如图3所示,二极管的电流应等于工作电流,电压应大于工作电压的4倍。②SSR工作时应尽量把它靠近负载,其输出引线应满足负荷电流的需要。③使用电源属经交流降压整流所得的,其滤波电解电容应足够大。图4给出了几种国内、外常见的SSR的外形。图4四、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。表1

参数名称<单位>参数值最小典型最大输入端直流控制电压<V>3.2

14输入电流<mA>

20

接通电压<V>3.2

关断电压<V>

1.5反极向保护电压<V>

15绝缘电阻<Ω>109

介质耐压<V>1500

输出端额定输出电压<V>25

250额定输出电流<A>

10浪涌电流<A>

100过零电压<V>

±15输出压降<V>

2.0输出漏电流<mA>

10接通电间<mS〕

10关断时间<mS>

10工作频率<Hz>47

70功率损耗<W>

1.5

关断dV/dt<V/μs>

200

晶闸管结温℃

110工作温度<℃>-20

+80五、主要参数与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0.8V。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8V或12V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：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。2、额定输出电流和浪涌电流额定输出电流是指在给定条件下<环境温度、额定电压、功率因素、有无散热器等>所能承受的电流最大的有效值。一般生产厂家都提供热降额曲线。如周围温度上升,应按曲线作降额使用。浪涌电流是指在给定条件下<室温、额定电压、额定电流和持续的时间等>不会造成永久性损坏所允许的最大非重复性峰值电流。交流继电器的浪涌电流为额定电流的5-10倍<一个周期>,直流产品为额定电流的1.5-5倍<一秒>。在选用时,如负载为稳态阻性,SSR可全额或降额10%使用。对于电加热器、接触器等,初始接通瞬间出现的浪涌电流可达3倍的稳态电流,因此,SSR降额20%-30%使用。对于白织灯类负载,SSR应按降额50%使用,并且还应加上适当的保护电路。对于变压器负载,所选产品的额定电流必须高于负载工作电流的两倍。对于负载为感应电机,所选SSR的额定电流值应为电机运转电流的2—4倍,SSR的浪涌电流值应为额定电流的10倍。固态继电器对温度的敏感性很强,工作温度超过标称值后,必须降热或外加散热器,例如额定电流为10A的JGX—10F产品,不加散热器时的允许工作电流只有10A。六、应用电路1、基本单元电路如图5a所示为稳定的阻性负载,为了防止输入电压超过额定值,需设置一限流电阻Rx；当负载为非稳定性负载或感性负载时,在输出回路中还应附加一个瞬态抑制电路,如图5b所示,目的是保护固态继电器。通常措施是在继电器输出端加装RC吸收回路<例如：R=150Ω,C=0.5μF或R=39Ω,C=0.1μF>,它可以有效的抑制加至继电器的瞬态电压和电压指数上升率dv/dt。在设计电路时,建议用户根据负载的有关参数和环境条件,认真计算和试验RC回路的选值。另一个常用的措施是在继电器输出端接入具有特定钳位电压的电压控制器件,如双向稳压二极管或压敏电阻<MOV>。压敏电阻电流值应按下式计算：Imov=<Vmax-Vmov>/ZS其中ZS为负载阻抗、电源阻抗以与线路阻抗之和,Vmax、Vmov分别为最高瞬态电压、压敏电阻的标称电压,对于常规的220V和380V的交流电源,推荐的压敏电阻的标称电压值分别为440-470V和760-810V。在交流感性负载上并联RC电路或电容,也可抑制加至SSR输出端的瞬态电压和电压指数上升率。但实验表明,RC吸收回路,特别是并联在SSR输出端的RC吸收回路,如果和感性负载组合不当,容易导致振荡,在负载电源上电或继电器切换时,加大继电器输出端的瞬变电压峰值,增大SSR误导通的可能性,所以,对具体应用电路应先进行试验,选用合适的RC参数,甚至有时不用RC吸收电路更有利。对于容性负载引起的浪涌电流可用感性元件抑制,如在电路中引入磁干扰滤波器、扼流圈等,以限制快速上升的峰值电流。另外,如果输出端电流上升变化率<di/dt>很大,可以在输出端串联一个具有高磁导率的软化磁芯的电感器加以限制。图5通常SSR均设计为"常开"状态,即无控制信号输入时,输出端是开路的,但在自动化控制设备中经常需要"常闭"式的SSR,这时可在输入端外接一组简单的电路,如图5c所示,这时即为常闭式SSR。2、多功能控制电路图6a为多组输出电路,当输入为"0"时,三极管BG截止,SSR1、SSR2、SSR3的输入端无输入电压,各自的输出端断开；当输入为"1"时,三极管BG导通,SSR1、SSR2、SSR3的输入端有输入电压,各自的输出端接通,因而达到了由一个输入端口控制多个输出端"通"、"断"的目的。图6b为单刀双掷控制电路,当输入为"0"时,三极管BG截止,SSR1输入端无输入电压,输出端断开,此时A点电压加到SSR2的输入端上<UA-UDW应使SSR2输出端可靠接通>,SSR2的输出端接通；当输入为"1"时,三极管BG导通,SSR1输入端有输入电压,输出端接通,此时A点虽有电压,但UA-UDW的电压值已不能使SSR2的输出端接通而处于断开状态,因而达到了"单刀双掷控制电路"的功能<注意：选择稳压二极管DW的稳压值时,应保证在导通的SSR1"+"端的电压不会使SSR2导通,同时又要兼顾到SSR1截止时期"+"端的电压能使SSR2导通>。图63、用计算机控制电机正反转的接口与驱动电路图7计算机控制单相交流电机正反转的接口与驱动电路,在换向控制时,正反转之间的停滞时间应大于交流电源的1.5个周期<用一个"下降沿延时"电路来完成>,以免换向太快而造成线间短路。电路中继电器要选用阻断电压高于600V和额定电压为380V以上的交流固态继电器。图7计算机控制单相交流电机正反转的接口与驱动电路为了限制电机换向时电容器的放电电流,应在各回路中外加一只限流电阻Rx,其阻值和功率可按下式计算：Rx=0.2×VP/IR<Ω>,P=Im2Rx其中：VP—电源峰值电压<V>；IR—固态继电器额定电流<A>；Im—电机运转电流<A>；P—限流电阻功率<W>图8计算机控制三相交流电机正反转的接口与驱动电路图8计算机控制三相交流电机正反转的接口与驱动电路,图中采用了4个与非门,用二个信号通道分别控制电动机的起动、停止和正转、反转。当改变电动机转动方向时,给出指令信号的顺序应是"停止—反转—起动"或"停止—正转—起动"。延时电路的最小延时不小于1.5个交流电源周期。其中RD1、RD2、RD3为熔断器。当电机允许时,可以在R1-R4位置接入限流电阻,以防止当万一两线间的任意二只继电器均误接通时,限制产生的半周线间短路电流不超过继电器所能承受的浪涌电流,从而避免烧毁继电器等事故,确保安全性；但副作用是正常工作时电阻上将产生压降和功耗。该电路建议采用额定电压为660V或更高一点的SSR产品。七、应用实例1.调压应用P型SSR调压,可采用外配移相电路来实现。例如,TW-702控温仪的触发系统,国产SDKC-05单电源调相集成电路<见图2>。在计算机上,通常采用PIO经驱动级的位控方式,利用50Hz电网电源的过零中断,经CTC计时,控制导通角,以达到调压之目的。2.交流调功应用"交流调功"是一种Z型SSR普遍采用的方法,也能实现PID调节。即在固定周期内,控制交流正弦电流半波个数,达到调功目的。模拟电路常采用电压比较器,将一个固定周期的锯齿电压和来自前级误差电压作比较,输出方波实现调节,如图3所示。在计算机上采用计时算法,产生占空比可调的方波脉冲击来实现。例如日本的SHIMADEW和OMRON公司的SR22、FD20、E5系列智能化控温产品,配合Z型SSR,实现自适应"自动翻转"控制,即通过计算机产生扰动,算出最佳PID控制参数。3.三相电流控制HS系列SSR产品,可直接用于三相电机的控制。最简单的方法,是采用2只SSR作电机通断控制,4只SSR作电机换相控制,第三相不控制。作为电机换向时应注意,由于电机的运动惯性,必须在电机停稳后才能换向,以避免产生类似电机堵转情况,引起的较大冲击电压和电流。在控制电路设计上,要注意任何时刻都不应产生换相SSR同时导通的可能性。上下电时序,应采用先加后断控制电路电源,后加先断电机电源的时序。换向SSR之间,不能简单地采用反相器连接方式,以避免在导通的SSR未关断,另一相SSR导通引起的相间短路事故。此外,电机控制中的保险、缺相和温度继电器,也是保证系统正常工作的保护装置。在固态继电器的应用中S系列固态继电器,HS系列增强型固态继电器、可以广泛用于:计算机外围接口装置,恒温器和电阻炉控制、交流电机控制、中间继电器和电磁阀控制、复印机和全自动洗衣机控制、信号灯交通灯和闪烁器控制、照明和舞台灯光控制、数控机械遥控系统、自动消防和保安系统、大功率可控硅触发和工业自动化装置等。在应用中需要考虑下述问题：器件的发热、封装和安装形式、输入端驱动、干扰问题、过流/过压保护、负载的考虑。八、结束语由前述可以看到由于固态继电器是由固体元件组成的无触点开关元件,所以它较之电磁继电器具有工作可靠、寿命长、对外界干扰小、能与逻辑电路兼容、抗干扰能力强、开关速度快和使用方便等一系列优点。因而具有很宽的应用领域,有逐步取代传统电磁继电器之势,并可进一步扩展到传统电磁继电器无法应用的领域。如计算机和可编程控制器的输入输出接口、计算机外围和终端设备、机械控制、过程控制、遥控与保护系统等。在一些要求耐振、耐潮、耐腐蚀、防爆等特殊工作环境中以与要求高可靠的工作场合,SSR都较之传统的电磁继电器有无可比拟的优越性。SSR的性能与电磁式继电器相比有着很多的优越性,特别易于实现计算机的编程控制,因此使得控制的实现更加方便、灵活。但它也存在一些弱点,如：导通电阻<几Ω—几十Ω>、通态压降<小于2V>、断态漏电流<5—10mA>等的存在,易发热损坏；截止时存在漏电阻,不能使电路完全分开；易受温度和辐射的影响,稳定性差；灵敏度高,易产生误动作；在需要联锁、互锁的控制电路中,保护电路的增设,使得成本上升、体积增大。因此,对于SSR具有的独特性能,必须正确的理解和谨慎使用,方能发挥其独特的性能,并确保SSR无故障的工作。Andsolid-staterelayintheapplicationofanumberofissuesAbstract:Theprincipleofsolid-staterelay,structure,characteristicsandtheexchangeofdirectcurrentscopeofapplicationofsolidstaterelaysandsolidstaterelaysfortheexchange,madeinaccordancewithseveralofitskeyparameterstoselectareasonablewaytosolid-staterelay,theapplicationcircuitInthedesignoftheneedtopayattentiontoanumberofissues,aswellasthecorrespondingcomputerconnectorinterfacecircuit.Keywords:solidstaterelaysthescopeofapplicationofthekeyparametersofthecircuitSolidStateRelay<SOLIDSTATERELAYS>,abbreviatedas"SSR",isanall-solid-stateelectroniccomponentsofthecompositionofthenewnon-contactswitchingdevices,whichuseelectroniccomponents<suchasthetransistorswitches,two-way,suchassiliconsemiconductordevices>,Switchingcharacteristicscanbeachievedwithoutcontactandwithoutaccesstosparkoffthepurposeofthecircuit,itisalsoknownasthe"non-contactswitch,"whichcameinthe70's,duetoitscharacteristicsofnon-contactworktomakeitinManyinthefieldofelectroniccontrolandcomputercontroltobeanincreasinglywiderangeofapplications.SSRinputcircuitistoprovideacontrolsignalinputcircuit,makingsolid-staterelaytriggersignalsource.SSRinputcircuitfortheDCinput,fortheexchangeofindividualinput.DCinputcircuitisdividedintoresistiveinputandconstantinput.Resistiveinputcircuitoftheinputcontrolcurrentwithinputvoltagelinearpositivechange.Constantcurrentinputcircuit,theinputvoltagereachesacertainvalue,thecurrentisnolongerwithincreasingvoltageincreasesmarkedly,Therelayisapplicabletoaverywideinputvoltagerange.SolidStateTheexchangeofsolid-staterelayswitchesbywayofsub-zerovoltageturn-ontype<referredtoaszero-based>andrandomturn-ontype<referredtoasarandom-type>;byoutputswitchingelementsdividedTRIACoutputtype<ordinarytype>andsingle-SCR-typeanti-paralleltothe<enhanced>;bythewaypointsareprintedcircuitboardinstalledontheneedleusedPluggable<naturalcooling,donothavetotaketheradiator>andfixedonthemetalplateonthedevicetype<byheatcooling>;theotherinputshaveawiderangeinput<DC3-32V>ofthecurrentsourceandcurrentlimitingresistorstringtype.First,thereareadvantagesanddisadvantagesofsolid-staterelay1．theadvantagesofsolid-staterelay<1>high-life,highreliability:SSRnomechanicalparts,thereissolidcontactdevicefeaturescompleted,intheabsenceofmovementinparts,sotheycaninhigh-impact,vibrationenvironment,becauseofthecompositionofmeta-solid-staterelaytheinherentcharacteristicsofthedevicedeterminesthelonglifeofsolid-staterelay,highreliability.<2>highsensitivity,smallpowercontrol,electromagneticcompatibilitygood:SolidStateRelayswideinputvoltagerange,lowpowerdrivescanbecompatiblewiththemajorityofthelogicofintegratedcircuitswithoutadditionalbuffersordrive.<3>therapidconversion:solid-staterelayastheuseofsoliddevices,sotheswitchingspeedcanbefromafewmillisecondstoafewsubtle.<4>electromagneticinterferencesmall:SolidStateRelaysdidnotentera"coil",thereisnobreachoflitarcandbacktojump,thusreducingelectromagneticinterference.Mostoftheexchangeofsolid-staterelayoutputisazero-voltageswitch,thezero-voltageDepartmentconduction,zerocurrentshutdownDepartmenttoreducethecurrentwaveformofasuddeninterruption,therebyreducingtheeffectsofswitchingtransients.2,theshortcomingsofsolid-staterelay<1>conductionofthetubeafterthebigdrop,two-phasecontrolthyristororsiliconpositivestep-downofupto1~2V,high-powertransistorsaturationpressureserousdisasterbetween1~2V,thegeneralpowerFETIntroductionofelectricitythanmechanicalcontactancestralcontactresistancelarge.<2>semiconductordevicecanstillbeafewfracturedmicroampclearancetoseveralmAleakagecurrent,sonotidealelectricalisolation.<3>Thepipepressuredrop,andafterconductionpowerconsumptionandheat,andhigh-powersolid-staterelayismuchlargerthanthesizeoftheelectromagneticrelayswiththecapacity,thecostishigher.<4>thetemperaturecharacteristicsofelectroniccomponentsandelectroniccircuitspooranti-interferenceability,theabilitytolowerradiationresistanceifitdoesnottakeeffectivemeasures,thentheworkoflowreliability.<5>SolidStateRelaysonoverloadhavegreatersensitivity,mustbequickfuseorcircuitRCdamping-offintheprotectionoftheir.Solid-staterelayloadandambienttemperaturesignificantlyrelatedtotemperature,loadcapacitywillberapidlydeclining.<6>islessthantheexistenceofthemain-statevoltagedrop<correspondingcoolingmeasures>,thereareoff-stateleakagecurrent,AC-DCisnotcommon,afewcontactgroup,whileover-current,over-voltageandvoltageriseintherateofcurrentriseintherateofindicatorssuchaspoor.Second,thegeneralrelayandtheworkingprincipleofsolid-staterelayRelay<relay>isalsoadoor,butwiththegeneralswitchdifferentrelaysarenotmechanicallycontrolled,butaswitchtocontroltheelectromagneticforcedoordirection.Whenthecoilpower,thecenterwillhaveamagneticcoreofsoftiron,willbeundersuctionhorizontalarm,andrightarmwereforcedtocontactdoorphasesothatthetwoformapathwaycontact.Simpleuniaxialsingle-cut-stylerelay,arelaycanalsoswitchgroupsdoor,abiaxialdoublecuttherelay,ithas8-pin,figureonthearrangementofpinnumber.Anotherrelaycontactdoorspecificationsinadditiontothenumberofdifferent,butalsopayattentiontotheworkofthecoilvoltageisACorDC,theuseofvoltageandcurrentsize,thedegreeofswitchingvoltagedoorandsoon,therelayspecificationshave6v,9v,12v,24v,48v,100v,110v,200v,220v...andsoon,forexample,commonlyusedinindustryingeneralrelaycontactcanberesistanttovoltageandcurrent110vac-10a,usingthevoltageofthecoil24vdc,thereweretwogroupsorthreegroupsofcontact.Low-voltageDCGeneralRelayspecificationsrelayitdoesnotindicatehowmuchcurrentcandrivecoil,wheninusecanbemeasuredwithinthecoilresistance,Ohm'slawcanbeusedontheconversionofcurrentconsumption,ifwearemeasuringresistanceto150w,coilvoltage24vdc,powerflow24v/150w=0.16a,sowecanknowthepowersupplyneedtosupplymuchofthecurrent,tomaketherelayactuator.Relayisaveryimportantandcommonelectroniccomponents,inanumberofmechanicalcontrolhavebeenveryuseful.SSRtotriggertheformofsolid-staterelaycanbedividedintozeropressure-type<Z>andPM-type<P>two.ImposedintheappropriateinputcontrolsignalVINwhen,P-typeconductionSSRimmediately.WhentheVINaftertheabolitionoftheloadcurrentislowerthanTRIACtomaintaincurrent<ACswitch>,SSRshutdown.Z-SSR-house,includingzero-crossingdetectioncircuit,intheimpositionoftheinputsignalVIN,onlywhentheloadpowersupplyvoltagetoachievezero-crossingzone,SSRcanturn-on,andislikelytocausethelargestpowersupplybyhalfacycleofdelay.Z-SSR-offwiththeP-typeconditions,butbecauseoftheloadcurrentapproximatesinewave,high-orderharmonicinterferencesmall,soawiderangeofapplications.Theuseofdifferentoutputdevices,acommontype<S,usingtwo-waythyristorcomponents>andenhanced<HS,usingone-waythyristorcomponents>division.Whenthereisinductiveloadincreaseswhentheinputsignalbeforethedeadlinet1,two-waythyristorconduction,currentlagsupplyvoltage90O<pureflu>.t1momentinputcontrolsignalsrevokedTRIAClessthanthemaintenanceofcurrentshutdown<t2>,SCRwillsufferincreasedratesofvoltagedv/dthighreversevoltage.ThevoltagethroughinternalTRIACjunctioncapacitance,isfedbacktothegate.Ifmorethantwo-waythyristorcommutationdv/dtindicators<typical10V/s,willgiverisetorecoveryforalongtimeevenfailure.One-waythyristor<enhancedSSR>asaresultoftheworkintheunipolarstate,atthistimeonlybythestaticvoltagelimitedbytherateofincrease<typically200V/s>,thereforeenhancedHSSeriesSolidStateRelaySSRthantheordinarytypeofforthedv/dtindicatorsimprovedby5to20times.Asaresultoftwohigh-powersilicon-controlledanti-parallelone-waytochangethecurrentdistributionandthermalconditions,increasedoutputpowerSSR.SSR-enhancedapplicationsinhigh-power,whetheritisinductiveloadorresistiveloadresistance,voltage,resistanceandcurrentimpactonthereliabilityofproductsaremorethantheordinarysolid-staterelay,andreachedabasicindicatorofimportedproductsisasolidalternativetotheordinaryrelayproductupdates.Comparedwiththeprevious"coil-reed-contact-style"Relay<ElectromechanicalRelay,EMR>,SSRhasnomovingmechanicalparts,work,andthereisnomechanicalmovement,beyondtheEMRhasadvantages,suchasquick,reliablehigh,longlife<SSRswitchingfrequencyofupto108"109timesEMRthan106timeshigher>,noactionnoise,earthquake-resistant,resistanttomechanicalshock,moisturehasagoodanti-corrosionpropertiesofmold.ThesecharacteristicsmakeSSRinthemilitary,chemical,electricityandavarietyofindustrialcontroldevicesarewidelyused.Solid-staterelaycontrolsignalpowerrequiredisminimal,therecanbestrongcurrentsweaksignalcontrol.Atthesametime,theexchange-basedSSRadoptedzero-crossingtriggertechnology,sothatSSRcanbesafelyusedinthecomputeroutputinterface,unlikeEMRasaseriesofcomputer-generatedinterference,andmayevenleadtoseverecrash.isacommonlyusedformofDIPpackage.controlvoltageandloadvoltagebytheuseofoccasionscanbedividedintotwomajorcategoriesofACandDC,thereisDC-AC,DC-DC,AC-AC,AC-DCfourtypes,namelyintheACorDCpowerloadswitchesdonotmix.Third,solid-staterelayprincipleandstructureSSRoccasionsbytheuseoftheexchangeandcanbedividedintotwomajorcategoriesofDC-based,theywereintheACorDCpowerloadswitchesdonotmix.Figure1TypethefollowinginordertoexchangetheSSRasanexampletoillustrateitsworkingprinciple,Figure1istheworkofthediagram,adiagramofcomponents①-④SSRexchangesconstitutethemainbody,onthewhole,SSRhasonlytwoinputs<AandB>andtwooutputs<CandD>,isafour-terminaldevice.WorkaslongasA,B,togetherwithacertaindegreeofcontrolsignals,theycancontroltheC,Dbetweenthetwoendsofthe"pass"and"off","switch"function,whichisafunctionofthecouplingcircuitfortheA,B-endedinputsignaltoprovideacontrolinput/outputbetweenthechannel,ButintheelectricaldisconnectintheSSRinputandoutputbetweenthe<electric>,inordertopreventoutputtotheinput,coupledwiththecircuitcomponentsis"optocoupler",itsensitiveaction,inresponsetohigh-speed,Input/outputbetweentheinsulation<pressure>ofhighgrade;duetotheinputoftheloadislight-emittingdiodes,whichmakestheSSRinputisveryeasytodowiththeinputsignallevelmatchesintheuseofcomputer-outputinterfacedirectlywithThen,thatis,by"1"and"0"logiclevelcontrol.Thetriggercircuitfunctionsinlinewiththerequirementsarisingfromthetriggersignal,④drivecircuitswitch,butduetotheswitchinthecircuitwithoutspecialcontrolcircuit,willproduceradio-frequencyinterferenceandhighharmonics,suchaspollutionorpeakpowergrid,thisadhoc"Zero-controlcircuit."Theso-called"zero"means,whentheaccessiontothecontrolsignal,ACvoltageover0:00,SSRisthestate;andwhendisconnectedafterthecontrolsignal,SSRistowaitfortheACandahalfweekswiththenegativeandahalfweeksofthejunctionpoint<zeropotential>When,SSRonlyfortheoff-state.Thisdesigncanpreventhigh-orderharmonicinterferenceonthepowergridandpollution.Absorptionisthecircuittopreventpowerfromthepeakcamein,thesurge<voltage>oftheSCRcontrolbidirectionalswitchingdevicesandtheimpactofinterference<ormalfunction>designedforgeneraluse"RC"seriesornon-absorptioncircuitLinearresistors<varistors>.Figure2isatypicalexchangeSSR-electricschematic.Figure2Figure3DC-SSRandexchange-SSRcomparedwithzerocontrolcircuit,thereisnoneedtosetupabsorptioncircuit,withhigh-powerswitchingdevicesgenerallyswitchtransistor,theotherworkthesameprinciple.However,theDC-SSRusingtheattentionshouldbe:①toloadwhentheloadsensibility,suchastheDCsolenoidvalvesolenoidorshouldbesupportedinparallelatbothendsofadiode,thepolarityshowninFigure3,thediodeshouldbeequaltothecurrentworkoftheCurrent,voltageshouldbegreaterthantheoperatingvoltageof4times.②SSRshouldtrytoworkitclosetotheload,whichshouldleadoutputcapacitytomeetcurrentneeds.③theuseofpowerbyanexchangeofrelieffromtherectifier,thefiltershouldbesufficientlylargeelectrolyticcapacitor.Figure4givesanumberofdomesticandforeigncommonformofSSR.Figure3Four,thecharacteristicsofsolid-staterelaySSRsuccessfullyweaksignal<Vsr>tothestrongpower<loadoutputvoltage>control.Astheoptocouplerapplications,sothatthecontrolsignalsrequiredforverylowpower<approximatelymorethan10mWcanwork>,andVsrrequiredlevelofworkwithTTL,HTL,CMOS-compatibleintegratedcircuitsused,andsoon,canbeachievedAdirectlink.ThismakestheSSRandNC-controlledequipmentiswidelyused.Toacertainextent,canreplacethetraditional"coil-reed-contact"relay<referredtoas"MER">.SincetheSSRisasolid-stateelectroniccomponents,comparedwiththeMER,whichhasnomovingmechanicalparts,andthereisnoworkofthemechanicalaction;SSRcircuitfromtheworkofthestateoftransformation"pass"and"off"switchfunctionThereisnoaccesstoelectricity,soitdoesnothavetheMERaseriesofadvantages,thatis,theworkofthehigh-reliability,longlife<SSRDatashowthatthenumberofswitchingupto108-109timesthantheaverageMERof106hundredsoftimeshigher>;noactionNoise;vibration-resistantmechanicalimpact-resistant;unlimitedinstallationlocation;easytousewater-proofinsulationmaterialsmadeencapsulatingthewholeintheformofsealed,andhasgoodmoisture-proofanti-corrosionpropertiesofmold;intheexplosionandthepreventionofozonepollutionisalsoaverygoodperformance.ThesefeaturesmaketheSSRmaybeinthemilitary<suchasaircraft,artillery,ships,weaponssystemson-board>,chemicals,undergroundcoalminingindustryandthepublicpowercontrolequipmentintheapplicationoftheirtalents,withtechnicalsuperioritythanMER.AsaresultoftheexchangeofSSR-zero-triggertechnology,sothattheSSRcansafelybeusedincomputeroutputinterface,theinterfaceisnoneedtouseMERarisingfromaseriesofcomputertroublesanddisturbances.Inaddition,SSRwillhavetobearinthevalueuptoabout10timestheratedcurrentsurgecurrentcharacteristics.Table1

Nameoftheparameter<units>ParametervaluesMinimumTypicalLargestInputDCcontrolvoltage<V>3.2

14Inputcurrent<mA>

20

Throughvoltage<V>3.2

Turn-offvoltage<V>

1.5Anti-voltageprotectiontoa<V>

15InsulationResistance<Ω>109

MediumVoltage<V>1500

OutputRatedoutputvoltage<V>25

250Ratedoutputcurrent<A>

10Surgecurrent<A>

100Zero-Voltage<V>

±15Outputvoltagedrop<V>

2.0Outputleakagecurrent<mA>

10Inter-connectedelectricity<mS>

10Off-time<mS>

10Frequency<Hz>47

70Powerloss<W>

1.5

Turn-offdV/dt<V/μs>

200

Thyristorjunctiontemperature

110Temperature<℃>-20

+80Five,themainparametersandchoosePowersolid-staterelayparametersofcharacteristics,includinginputandoutputparameters,thefollowingrelaytoBeijingBranch-plantproductionoftheGX-10Frelay,forexample,listsinputandoutputparameters,seeTable1,accordingtothesizeoftheinputvoltagevaluesCandeterminethesizeoftheoperatingvoltage.Ifadopted,suchasTTLorCMOSlogiclevelcontrol,itisbestusedwithsufficientcapacitytocarrythelow-leveldriverand,ifpossible,sothatthe"0"levellowerthan0.8V.Ifthenoiseinaverystrongenvironment,thechoicecannotpass,cutasmallvoltagedifferencebetweenthevalueoftheproductmustpassselection,themajordifferencebetweenthevalueoftheoff-voltageproducts<suchasaccesstoselectedvoltage8Vor12Vproducts>suchWillnotinterferewiththenoisecausedbyfailuretocontrol.Outputparametersofthelargerprojects,severalofthemainparametersareasfollows:1,ratedinputvoltageItisdesignatedundertheconditionscapableofsustainingthesteady-stateresistiveload