交流固態繼電器是繼電器中的一種，很多人對這個產品可能不是特別熟悉。交流固態繼電器是一種無觸點通斷電子開關，它利用電子元件（如開關三極管、雙向可控硅等半導體器件）的開關特性，可達到無觸點無火花地接通和斷開電路的目的。

固態繼電器結構及原理

常用固態繼電器幾乎都是模塊化的四端有源器件，其中兩端為輸入控制端，另外兩端為輸出受控端，其基本構成如下圖所示。器件中多采用光電耦合器實現輸入與輸出之間的電氣隔離。輸出受控端利用開關三極管、雙向晶閘管等半導體器件的開關特性，實現無觸點、無火花地接通和斷開外接控制電路的目的。整個器件無可動部件及觸點，可實現相當于常用電磁繼電器一樣的功能。

固態繼電器按輸出端極性的不同，可分為直流式和交流式兩大類。直流固態繼電器（DC-SSR）控制電壓由輸入端IN輸入，通過光電耦合器將控制信號耦合至接收電路，經放大處理后驅動開關三極管VT導通。顯然，直流固態繼電器的輸出端OUT在接入被控電路回路中時，是有正、負極之分的。交流固態繼電器（AC-SSR）的電路原理與直流固態繼電器不同的是，其開關元件采用了雙向晶閘管VS或其他交流開關，因此它的輸出端OUT無正、負極之分，可以控制交流回路的通斷。

由于固態繼電器的輸入端和輸出端之間采用了成熟可靠的光電隔離等技術，這使得所接控制弱電和被控強電在電氣上完全隔離，因此從各種弱電設備輸出的信號可以直接加在固態繼電器的輸入控制端上，無需另外的保護電路等。

典型交流固態繼電器的工作原理

交流固態繼電器（過零型）的原理見圖1。固態繼電器由三部分組成：輸入電路、隔離（耦合）和輸出電路，在輸入電路控制端加入信號后，IC1光電耦合器內光敏三極管呈導通狀態，R1串接電阻對輸入信號進行限流，以保證光耦合器不致損壞。發光二極管LED指示輸入端控制信號，二級管VD1可防止輸入信號正負極性接反時對光耦IC1造成的損壞。

v1在線路中起到交流電壓檢測作用，使固態繼電器在電壓過零時開啟、負載電流過零時關斷。當IC1光敏三極管截止時（控制端無信號輸入時），V1通過R2獲得基極電流使之飽和導通，從而使SCR可控硅門極觸發電壓UGT被箝在低電位而處于關斷狀態，最終導致BTA雙向可控硅在門極控制端R6上無觸發脈沖而處于關斷狀態。

當IC1光敏三極管導通時（控制端有信號輸入），SCR可控硅的工作狀態由交流電壓零點檢測三極管V1來確定。如電源電壓經R2與R3分壓，A處電壓大于過零電壓時（VA》VBE1），V1處飽和導通狀態，SCR、BTA可控硅都處于關斷狀態；如電源電壓經R2與R3分壓，A處電壓小于過零電壓時（VA 　　交流過零型固態繼電器具有電壓過零時開啟、負載電流過零時關斷的特性。它的最大接通、關斷時間是半個電源周期，在負載上可得到一個完整的正弦波形，也相應減少了對負載的沖擊。而在相應的控制回路中產生的射頻干擾也大大減少。

三相固態繼電器（SSR）可直接用于三相電機的控制。最簡單的方法是采用2只SSR作電機通斷控制，4只SSR作電機換相控制，第三相不控制。固態繼電器與常規電磁繼電器優缺點比較見表1。

2 繼電器測試與故障判斷

以上儀廠使用的固態繼電器為例，其外部接線見圖2。

（1）當觸發端DO與D1、D2之間沒有加控制電壓時，測量輸入端電阻，如電阻小于4O Q或大于幾千Q時，均說明該繼電器控制性能不良，最好不要使用，否則會導致執行器電機轉速不穩或變慢等故障。

（2）在觸發端不加控制電壓，用數字萬用表測量繼電器三相輸人端與輸出端的電阻，如測得數值在數kQ 以下或電阻很小，或用數字萬用表測量繼電器輸入端與輸入端、輸出端與輸出端及與散熱板之間的電阻，測得電阻在數拾MQ或kQ以下，說明繼電器已損壞，不能再使用。這時若執行送電操作，執行機構電源回路就會燒保險絲或跳空氣開關。

（3）如在觸發端DO與D1、D2之問加上控制電壓，紅燈與綠燈二個指示燈同時亮，且輸入與輸出端之間不導通，那么該繼電器模塊的觸發電路已損壞，不能再使用。這時進行執行機構操作會無反應。

（4）在觸發端DO與D1、D2之間分別加上控制電壓時，指示燈紅燈或綠燈亮，用數字萬用表測量繼電器三相輸入端與輸出端的電阻在數k以上，或電阻一直變化不定，說明該繼電器模塊性能不良，也會造成電機速度變慢、不穩等故障，盡量不要再使用。

（5）在執行器通電且不發指令，固態繼電器開路且前端有電壓時，輸出端會有一定的漏電流，但10A以上的SSR漏電流對50w以上功率的負載基本無影響，需注意。

3 選型時應注意事項

（1）因電動執行器操作頻繁，宜選用過零型繼電器，可延長負載和繼電器壽命，也可減小自身的射頻干擾。

（2）許多被控負載在接通瞬間會產生很大的浪涌電流，由于熱量來不及散發，很可能使SSR內部可控硅損壞，所以在選用繼電器時應對被控負載的浪涌特性進行分析，然后再選擇繼電器。使繼電器在保證穩態工作前提下能夠承受這個浪涌電流，選擇時可選用0．2的降額系數（常溫下）。如所選用的繼電器需在動作頻繁、壽命及可靠性要求高的場合工作時，則應在0．2的基礎上再乘以0．6以確保工作可靠。

（3）繼電器使用時，因過流和負載短路會造成SSR內部輸出可控硅永久損壞，可考慮在控制回路中增加快速熔斷器和空氣開關予以保護。當加在固態繼電器上的電壓峰值超過SSR所能承受的最高電壓峰值時，固態繼電器元件會被電壓擊穿而造成損壞，因此應選擇有輸出保護的產品， 內置壓敏電阻吸收回路和RC緩沖器可吸收浪涌電壓和提高dv／dt承受力；也可在繼電器輸出端并接RC吸收回路和壓敏電阻來實現輸出保護。選用原　　則是：220 V時選用500～600 V壓敏電阻，380 V時可選用800～900V壓敏電阻。（4）固態繼電器負載能力受環境溫度和自身溫升的影響較大，在安裝使用過程中，應保證其有良好的散熱條件，額定工作電流在10 A以上的產品應配散熱器，在安裝時應注意繼電器底部與散熱器的良好接觸，并考慮涂適量導熱硅脂以達到最佳散熱效果。

（5）當輸入電壓或輸入電流超出繼電器的額定參數時，可考慮在輸入端串接分壓電阻或并接分流電阻，同時保持控制信號和負載電源穩定，波動不大于10％ ，否則應采取穩壓措施。

（6）固態繼電器適用于50 Hz或60 Hz，不宜用在低頻或高次諧波分量大的場合，否則可能由于高次諧波而不能可靠關斷。高次諧波還可能導致SSR內部的RC吸收回路因過熱而炸裂。

（7）在電機換向時，為避免產生類似電機堵轉時引起的較大沖擊電壓和電流，在執行機構控制回路中除了過壓、過流、溫度保護外，應采用先加后斷控制電路電源、后加先斷電機電源的時序，以避免在導通的SSR未關斷時另一相SSR導通引起相間短路。

4 結束語

SSR與電磁式繼電器相比有諸多的優越性，特別易于實現計算機編程控制，控制方便、靈活。但也存在一些弱點，如：易發熱損壞；關斷時存在漏電阻，不能使電路完全分開；易受溫度和輻射的影響，穩定性差；靈敏度高，易產生誤動作等。因此須謹慎使用，方能發揮其性能，確保SSR無故障工作。