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固态继电器及其在应用中一些问题的探讨

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及计算机控制方面得到日益广范的应用。

一、固态继电器的原理及结构

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。

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）及两个输出端（C和D），是一种四端器件。

图1

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

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3

图4给出了几种国内、外常见的SSR的外形。

图4

二、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