SSR 或固態繼電器是高功率電氣開關，無需機械觸點即可工作，而是使用 MOSFET 等固態半導體來切換電氣負載。

SSR 可用于通過電流可忽略不計的小輸入觸發電壓來操作高功率負載。

這些器件可用于操作高功率交流負載以及直流負載。

與機電繼電器相比，固態繼電器具有一些獨特的功能，因此效率很高。

SSR的主要特點和優勢

固態繼電器或 SSR 的主要特點和優點是：

SSR 可以使用最少數量的普通電子部件輕松構建

由于沒有機械觸點，它們在沒有任何形式的咔嗒聲的情況下工作。

固態也意味著 SSR 的開關速度比傳統的機電類型快得多。

SSR 不依賴外部電源接通，而是從負載本身提取電源。

它們使用可忽略不計的電流工作，因此不會耗盡電池供電系統中的電池電量。這也確保了器件的空閑電流可以忽略不計。

使用 MOSFET 的基本 SSR 工作概念

在我之前的一篇文章中，我解釋了如何使用基于MOSFET的雙向開關來操作任何所需的電氣負載，就像標準機械開關一樣，但具有非凡的優勢。

相同的 MOSFET 雙向開關概念可用于制造理想的 SSR 器件。

基本固態繼電器設計

在上面顯示的基本SSR設計中，我們可以看到幾個適當額定值的MOSFET T1和T2背靠背連接，它們的源極和柵極端子相互連接。

D1 和 D2 是橫跨相應 MOSFET 漏極/拉極的內部體二極管。

在兩個MOSFET的公共柵極/源極端子上也可以看到一個輸入直流電源。該電源用于觸發 MOSFET 導通，或在 SSR 單元工作時使能 MOSFET

的永久導通。

可達到電網電源電平的交流電源和負載串聯在MOSFET的兩個漏極上。

工作原理

建議出售狀態繼電器的工作原理可以參考下圖和相應的細節來理解：

通過上述設置，由于輸入柵極電源連接，T1和T2都處于開關ON位置。當負載側交流輸入接通時，左圖顯示了正半周期如何通過相關的MOSFET/二極管對（T1、D2）導通，右側圖顯示了負交流周期如何通過另一個互補的MOSFET/二極管對（T2、D1）傳導。

在左圖中，我們發現其中一個交流半周期通過T1和D2（T2反向偏置），最后通過負載完成循環。

右側圖顯示了另一個半周期如何通過傳導負載T2，D1（在這種情況下T1反向偏置）在相反方向上完成電路。

通過這種方式，兩個 MOSFET T1、T2 及其各自的漏極/源極體二極管 D1、D2 允許交流電的兩個半周期導通，完美地為交流負載供電，并有效地完成

SSR 作用。

制作實用的 SSR 電路

到目前為止，我們已經了解了SSR的理論設計，現在讓我們繼續前進，看看如何構建一個實用的固態繼電器模塊，用于切換所需的高功率交流負載，而無需任何外部輸入直流。

上述SSR電路的配置方式與前面基本設計中討論的方式完全相同。但是，這里我們發現了兩個額外的二極管D1和D2，以及MOSFET內部體二極管D3，D4。

二極管D1、D2是為特定目的而引入的，使得它與D3、D4 MOSFET體二極管一起形成橋式整流器。

微小的開關可用于打開/關閉 SSR。該開關可以是磁簧開關或任何低電流開關。

對于高速開關，您可以用光耦合器替換開關，如下所示。

從本質上講，該電路現在滿足 3 個要求。

它通過 MOSFET/二極管 SSR 配置為交流負載供電。

由D1---D4形成的橋式整流器同時將負載交流輸入轉換為整流和濾波直流，該直流用于偏置MOSFET的柵極。這允許 MOSFET

通過負載交流本身適當導通，而無需依賴任何外部直流電。

整流后的直流進一步端接為輔助直流輸出，可用于為任何合適的外部負載供電。

電路問題

仔細觀察上述設計表明，這種 SSR

設計可能在有效實現預期功能方面存在問題。這是因為，當開關直流到達MOSFET的柵極時，它將開始導通，導致電流通過漏極/源極旁路，從而耗盡柵極/源極電壓。

讓我們考慮一下MOSFET T1。一旦整流直流開始到達T1的柵極，它將從4

V左右開始右轉，導致電源通過其漏極/源極產生旁路效應。此時，直流將難以在齊納二極管上上升并開始下降到零。

這反過來會導致 MOSFET 關斷，MOSFET 漏極/源極和 MOSFET 柵極/源極之間將發生持續的僵持式斗爭或拉鋸戰，從而阻止 SSR

正常工作。

解決方案

上述問題的解決方案可以使用以下示例電路概念來實現。

這里的目標是確保MOSFET在齊納二極管或MOSFET柵極/源極兩端產生最佳的15 V電壓之前不會導通

運算放大器確保其輸出僅在直流線路超過15 V齊納二極管基準電壓閾值時觸發，從而使MOSFET柵極能夠獲得最佳的15 V DC導通。

與IC 3引腳741相關的紅線可以通過光耦合器切換，以便從外部電源進行所需的切換。

工作原理：如我們所見，運算放大器的反相輸入與15V齊納二極管相連，后者構成運算放大器引腳2的基準電平。Pin3是運算放大器的同相輸入，與正極線連接。這種配置可確保運算放大器的輸出引腳6僅在其引腳15電壓達到3

V標記以上時產生15V電源 該操作可確保MOSFET僅通過有效的15 V最佳柵極電壓導通，從而使SSR能夠正常工作。

隔離開關

任何 SSR 的主要特性是使用戶能夠通過外部信號對設備進行隔離切換。

通過此功能可以促進上述基于運算放大器的設計，如以下概念所示：

二極管如何像橋式整流器一樣工作

在正半周期內，電流通過D1、100k、齊納、D3并返回交流電源。

在另一個半周期中，電流通過D2，100k，齊納，D4并返回交流電源。