固態繼電器(SOLIDSTATERELAYS,以下簡寫成“SSR”)
是一種全部由固態電子元件組成的新型無觸點開關器件,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,因此又被稱為“無觸點開關”。固態繼電器是一種四端有源器件,其中兩個端子為輸入控制端,另外兩端為輸出受控端.它既有放大驅動作用,又有隔離作用,很適合驅動大功率開關式執行機構,較之電磁繼電器可靠性更高,且無觸點、壽命長、速度快,對外界的干擾也小,已被得到廣泛應用。

 

原理

 
SSR按使用場合可以分成交流型和直流型兩大類,它們分別在交流或直流電源上做負載的開關,不能混用。下面以交流型的SSR為例來說明它的工作原理,圖1是它的工作原理框圖,圖1中的部件①～④構成交流SSR的主體,從整體上看,SSR只有兩個輸入端(A和B)及兩個輸出端(C和D),是一種四端器件。

工作時只要在A、B上加上一定的控制信號,就可以控制C、D兩端之間的“通”和“斷”,實現“開關”的功能,其中耦合電路的功能是為A、B端輸入的控制信號提供一個輸入/輸出端之間的通道,但又在電氣上斷開SSR中輸入端和輸出端之間的(電)聯系,以防止輸出端對輸入端的影響,耦合電路用的元件是“光耦合器”,它動作靈敏、響應速度高、輸入/輸出端間的絕緣(耐壓)等級高;由于輸入端的負載是發光二極管,這使SSR的輸入端很容易做到與輸入信號電平相匹配,在使用時可直接與計算機輸出接口相接,即受“1”與“0”的邏輯電平控制。

觸發電路的功能是產生合乎要求的觸發信號,驅動開關電路④工作,但由于開關電路在不加特殊控制電路時,將產生射頻干擾并以高次諧波或尖峰等污染電網,為此特設“過零控制電路”。
所謂“過零”是指,當加入控制信號,交流電壓過零時,SSR即為通態;而當斷開控制信號后,SSR要等待交流電的正半周與負半周的交界點(零電位)時,SSR才為斷態。
這種設計能防止高次諧波的干擾和對電網的污染。吸收電路是為防止從電源中傳來的尖峰、浪涌(電壓)對開關器件雙向可控硅管的沖擊和干擾(甚至誤動作)而設計的,一般是用“R-C”串聯吸收電路或非線性電阻(壓敏電阻器）
固態繼電器原理圖：
 


用途
專用的固態繼電器可以具有短路保護，過載保護和過熱保護功能，與組合邏輯固化封裝就可以實現用戶需要的智能模塊，直接用于控制系統中。
固態繼電器已廣泛應用于計算機外圍接口設備、恒溫系統、調溫、電爐加溫控制、電機控制、數控機械，遙控系統、工業自動化裝置；信號燈、調光、閃爍器、照明舞臺燈光控制系統；儀器儀表、醫療器械、復印機、自動洗衣機；自動消防，保安系統，以及作為電網功率因素補償的電力電容的切換開關等等，另外在化工、煤礦等需防爆、防潮、防腐蝕場合中都有大量使用。
 

優點
（1）高壽命，高可靠：固態繼電器沒有機械零部件，由固體器件完成觸點功能，由于沒有運動的零部件，因此能在高沖擊，振動的環境下工作，由于組成固態繼電器的元器件的固有特性，決定了固態繼電器的壽命長，可靠性高。
固態繼電器
（2）靈敏度高，控制功率小，電磁兼容性好：固態繼電器的輸入電壓范圍較寬，驅動功率低，可與大多數邏輯集成電路兼容不需加緩沖器或驅動器。
（3）快速轉換：固態繼電器因為采用固體器件，所以切換速度可從幾毫秒至幾微秒。
（4）電磁干擾小：固態繼電器沒有輸入“線圈”，沒有觸點燃弧和回跳，因而減少了電磁干擾。大多數交流輸出固態繼電器是一個零電壓開關，在零電壓處導通，零電流處關斷，減少了電流波形的突然中斷，從而減少了開關瞬態效應。

缺點
（1）導通后的管壓降大，可控硅或雙向控硅的正向降壓可達1~2V，大功率晶體管的飽和壓降也在1~2V之間，一般功率場效應管的導通電阻也較機械觸點的接觸電阻大。
（2）半導體器件關斷后仍可有數微安至數毫安的漏電流，因此不能實現理想的電隔離。
（3）由于管壓降大，導通后的功耗和發熱量也大，大功率固態繼電器的體積遠遠大于同容量的電磁繼電器，成本也較高。
（4）電子元器件的溫度特性和電子線路的抗干擾能力較差，耐輻射能力也較差，如不采取有效措施，則工作可靠性低。
固態繼電器
（5）固態繼電器對過載有較大的敏感性，必須用快速熔斷器或RC阻尼電路對其進行過載保護。固態繼電器的負載與環境溫度明顯有關，溫度升高，負載能力將迅速下降。
（6）主要不足是存在通態壓降（需相應散熱措施），有斷態漏電流，交直流不能通用，觸點組數少，另外過電流、過電壓及電壓上升率、電流上升率等指標差。
固態繼電器實物接線圖