固态继电器SSR常见问题解答 - 潘学礼工控博客工控论坛

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发表人：偶尔路过

发表时间：2009/6/12 20:12:00

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本栏论题：

固态继电器SSR常见问题解答 [5889]

    Q：固态继电器是什么？
    A: 固态继电器是用分离的电子元器件、集成电路（或芯片）及混合微电路技术结合发展起来的一种具有继电特性的无触点式电子开关，为四端有源器件。其中两个端子为低电流输入控制端，另外两端为高电流输出受控端，即负载端，中间采用光电隔离，作为输入输出之间电气隔离。在输入端加上直流或脉冲信号，输出端就能从关断状态转变成导通状态，无信号时就呈阻断状态，从而控制较大负载。但由于这种隔离，继电器的负载端实际上通过开关电路来供电，所以要启动继电器必须在负载端同时提供电压和负载。固态继电器是具有寿命长、可靠性高、开关速度快、电磁干扰小、无噪声、无火花等特点，可广泛应用于航天、航海、家电、机床、通讯、化工、煤矿等工业自动化等领域。



    Q：与机械继电器相比，使用SSR有什么优点呢？
    A：很多应用中，需要很快的切换功率元件（从几瓦到到数千瓦）。一个很好的例子是温控系统中的加热器元件的控制。通过宽脉冲调幅调节输入系统的加热，周期地开关固定功率的加热元件，从几秒到几分钟。机械式继电器具有有限的开关次数，因为它们的元件经过几万次之后就用坏了。SSR就没有这些问题。如果应用得当，可以无限运行。



    Q：使用SSR有哪些限制呢？
    A：与机械式继电器相比，SSR的限制非常少。首先，因为SSR是基于半导体的，所以既不能全路导通，又不能全路关断。这意味着处于“on”状态，有电流时，继电器仍然具有内阻，使继电器发热。当处于“off”状态，继电器仍然具有少量的泄漏电流，通常几毫安。电流泄漏可以用来保持某些负载不会关断，特别是高阻抗时。另外，SSR对于电压的瞬变非常敏感，尽管Opto22的继电器都具有非常好的瞬变保护，如果继电器经受足够次数的冲击时，也会损坏或降低性能。这就使得SSR用于驱动大电感机电负载时，例如有些螺线管或电动机时，不是特别理想的。SSR也绝不能应用于某些条件下，比如安全电源开关，因为即使在off状态下，也存在泄漏电流。通过SSR的泄漏电流存在，也可能会出现高电压。即使继电器不传导大电流，开关端也将会“发热”，因此非常危险。



    Q：请问您制造多相继电器吗？
    A：Opto22 仅制造单相SSR。如果需要多相操作，每一相使用一个继电器。由于SSR使用的半导体类型的限制，制造多相SSR是不实际的。然而，多相操作可以通过使用多个继电器来实现。



    Q：可以将多个SSR并联起来从而获得较高的电流等级吗？
    A：不行。没有办法能保证两个或多个继电器并联使用时，会同时接通。对于每一个继电器，输出端都需要一个最小的电压才能起作用。由于光电隔离的特性，触点实际上是通过开关电路来供电的。一个继电器先接通时，第二个继电器会失去导通电压，这样它就不会接通了，或者至少要等到第一个继电器不再携带很大的电流时才导通。



    Q：“过零”导通电路指的是什么呢？
    A：所谓“过零”是指，当加入控制信号，交流电压过零时，SSR才会变为通态；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才会变为断态。如下图所示。这种设计所产生的EMI/RFI噪声也非常低，能防止产生高次谐波干扰和对电网的污染。所以只有在交流电压的零电位点，AC SSR才会导通（有控制电压信号）或关断（无控制电压信号）。所有的Opto22 AC SSR都设有过零导通和关断电路。当AC 电压为零时，没有电流流过，这就使得继电器中的半导体设备安全、容易的通断。




    Q：可以使用AC SSR来控制DC吗？
    A：不行。由于上面所述的过零电路，继电器将永远不会导通，即使通了，也关不了。因为DC电压不可能降到零。



    Q：可以使用DC SSR 来控制AC吗？
    A: 不行。用于Opto22 DC SSR的半导体设备是极性的。当极性反转，波形改变时，它将关断或导通。



    Q：DC SSR可以用来控制模拟信号吗？
    A:不推荐使用，原因很多。首先，通过继电器的压降将会导致信号丢失。其次，操作电压和电流较低时，SSR的导通特点是非线性的。使用机械继电器，效果会更好。



    Q：您的SSR通过哪些认证呢？
    A：通常，Opto22 继电器通过UL、CSA、CE认证。见www.opto22.com .
    另外，有些SSR也通过了VDE认证，详情联系Opto22。



    FAQ: SSR故障处理



    Q：我的继电器不起作用了，可能是什么原因呢？
    A：SSR失效有多种原因。多数情况下，不起作用指的是不能接通或关断。通常，SSR失效是由于不正确的安装，因为它们简单、可靠。如果您的SSR失效了，首先检查一下继电器的操作参数，确保继电器适用于该系统，并且继电器安装正确。导致SSR失效的常见原因有下列三个：
    ž SSR与负载不匹配。由于长时间负载较大电流，继电器过热损坏。
    ž SSR保护不充分。记住半导体不如简单的金属触点坚固。反相电压超过继电器的PRV等级时，将会导致损坏。开关电路的电压尖峰，可能是电感的影响，破坏一个或多个内部的开关设备。大电感负载时，记住要使用减震器、transorb二极管、MOV或整流二极管。
    ž SSR安装不正确。SSR没有安装足够大的散热器、或者没有使用传热元件，使得继电器过热。负载端没有紧固好，也将会产生继电器电弧或发热。Opto 22 推荐在负载螺纹端扭矩是15 到 16 inch-pound. 要确保端子紧固，并在接缝处进行焊接，确保良好的电接触，并进行保护以免腐蚀。



    Q：怎样对SSR进行测试呢？
    A：使用测试机械继电器同样的方法对SSR进行测试是不可能的。典型的SSR对于放置在输出负载端的欧姆表会产生无限大的阻抗。原因很多。首先，SSR需要较小的功率驱动，功率从放置在负载端的任何电压源获取。典型的万用表不足以提供足够大的电压使得继电器改变状态。其次，AC SSR 包含过零电路。除非存在零电位将不会改变状态。多数的测试设备将会提供直流电压，因此继电器将不会过零，不会改变状态。要测试SSR，最好在实际使用的开关电路电压下进行测试，用来驱动负载，例如一个大的电灯泡。



    Q：我有一个SSR用来驱动负载。负载正确导通，但是从来都不关断，除非我整个关闭继电器的电源。到底是什么原因呢？
    A：这是当使用高阻抗负载时，通常会出现的问题，例如使用霓虹灯或小螺线管。这样的负载通常具有相对较大的初始电流，但是较小的保持电流。结果是通过继电器的断开状态泄漏电流不足以使得负载接通(见前节)，但是一旦接通后，就一直保持通态，无法断开。解决的方法是将一个功率电阻与负载并联，使流过该功率电阻的电流是SSR额定最大泄漏电流的8-10倍，要确保该电阻具有足够高的功率等级。例如，当SSR负载端采用120VAC时，泄漏电流是5mA时，最好使流过电阻的电流是50mA。根据欧姆定律，电阻值最好选择2，400欧姆的。电阻器的耗散功率为6W，所以应该使用7.5W或10W的功率电阻器。



    Q：我有一个新的AC SSR驱动一个螺线管。第一次可以导通，但是以后就不导通了。为什么呢？
    A：有些螺线管、有些类型的卤素灯以及某些类型的频闪灯，将二极管与线圈或灯丝串联。这使得灯的作用类似于半波整流器。Opto22 SSR具有内置的RC回路与输出并联。回路中的电容充电但是不能通过串联的二极管放电，使得电压出现在SSR终端。因为SSR必须要出现零点电位，所以这种条件下它就再不能导通了。解决的办法是在继电器的终端放置一个大的电阻（几千欧姆），将电容的电荷释放，从而电压过零。