談?wù)劰腆w繼電器技術(shù)特點(diǎn)及在測試儀器中的應(yīng)用
固體繼電器（SSR）是繼電器技術(shù)發(fā)展的一大趨勢，也是近幾年市場需求增長最快的繼電器。受測試設(shè)備、工業(yè)控制系統(tǒng)及PC應(yīng)用的刺激，2010年對工業(yè)用SSR的需求增長兩倍左右，通訊、微處理器控制及安全設(shè)備用的SSR需求增長20%以上。業(yè)內(nèi)人士預(yù)測，全球有從機(jī)電繼電器轉(zhuǎn)向較貴的固體繼電器趨勢。
固體繼電器的主要優(yōu)點(diǎn)
固體繼電器的主要優(yōu)點(diǎn)
（1） 無運(yùn)動零部件，無機(jī)械磨損，無動作噪聲，無機(jī)械故障，可靠性高；
（2） 無燃弧觸點(diǎn)，無觸點(diǎn)間的火花、電弧，無觸點(diǎn)抖動和磨損，對外干擾小；
（3） 開關(guān)速度迅速，動作時間可達(dá)10-3S以下；
?。?） 靈敏度高，控制功率小，可達(dá)10-3以下，能很好地與TTL、CMOS電路兼容；
?。?） 抗沖擊振動性能優(yōu)良，容易實(shí)現(xiàn)“零”壓切換；
?。?） 一般用絕緣材料灌封成全封閉整體，所以具有良好的防潮、防霉、防腐性能，防爆性能也極佳；
?。?） 半導(dǎo)體器件作為開關(guān)工作，壽命長；
?。?） 易實(shí)現(xiàn)附加功能。
正因?yàn)镾SR具有上述突出優(yōu)點(diǎn)，其應(yīng)用在不斷擴(kuò)大。
與電磁斷電器相比，SSR有以下弱點(diǎn)
與電磁斷電器相比，SSR有以下弱點(diǎn)
（1） 固體“觸點(diǎn)”導(dǎo)通時有一定的壓降，可達(dá)1-2V，消耗一定的功率，直接影響SSR所控制的最大負(fù)電流和所允許的最高環(huán)境溫度，過載能力差，易導(dǎo)致熱損壞；
（2） 固體“觸點(diǎn)”斷開時存在一定的漏電流，使輸出回路不能真正斷電；
?。?） 易受溫度和幅射影響，參數(shù)穩(wěn)定性能差。由于它對瞬態(tài)失誤極敏感，有時要求附加保護(hù)器件；
（4） 一般來說，體積比機(jī)電式繼電器大，價格貴，對功率負(fù)載，還要加裝散熱片，進(jìn)一步增加了空間與成本；
（5） 實(shí)現(xiàn)多組和多組轉(zhuǎn)換較為困難；
?。?） 直流SSR一般分正極和負(fù)極輸出端，使用中通用性差；
?。?） 通、斷阻抗比遠(yuǎn)小于有觸點(diǎn)開關(guān)，抗干擾能力差。
這些弱點(diǎn)的存在，使SSR的應(yīng)用在一些方面受到限制。因而，SSR和機(jī)電繼電器將會較長期共存，互為補(bǔ)充、相互促進(jìn)、結(jié)合發(fā)展，兩者將以各自的獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，在其最適合的領(lǐng)域里得到廣泛的應(yīng)用。
SSR在美國和日本發(fā)展較快。在美國SSR占其繼電器市場份額達(dá)10%以上。而我國僅占繼電器市場1%左右，市場潛力較大。據(jù)預(yù)測，我國SSR市場將以每年20%的速度遞增，主要在電信、航空電子、數(shù)據(jù)處理、工業(yè)控制系統(tǒng)、辦公設(shè)備、汽車控制開關(guān)和測試設(shè)備、儀表等領(lǐng)域應(yīng)用。
固體繼電器使用中應(yīng)注意的問題
固體繼電器使用中應(yīng)注意的問題
SSR性能參數(shù)測試時應(yīng)注意的幾點(diǎn)
?。?）測試直流SSR接通和關(guān)斷電壓時，輸入電壓不能長時間處于接通與關(guān)斷之間，否則輸出端功耗急劇上升，容易燒壞輸出開關(guān)元件。
?。?）測試中不要隨意加快動作速率（一般輸入信號的一個周期長應(yīng)為接通和關(guān)斷時間之和的10倍以上）,否則因動態(tài)開關(guān)損耗大無法工作，甚至燒壞輸出開關(guān)元件。
?。?）測試時，首先要了解輸出電流與殼溫（環(huán)境溫度）之間的關(guān)系曲線（殼溫上升或不帶散熱器時額定輸出電流會下降），避免過載引起永久性失效。
?。?）SSR在關(guān)斷狀態(tài)下輸出兩端不能實(shí)現(xiàn)完全的隔離，存在一定的漏電流,在較高電壓下測試介質(zhì)耐壓和絕緣電阻在使用時，易發(fā)生觸電事故。輸出兩端絕不可測試絕緣電阻或耐壓。
SSR使用中應(yīng)注意的問題
?。?）在實(shí)際使用時，必須使產(chǎn)品的實(shí)際使用條件完全符合產(chǎn)品各項(xiàng)參數(shù)和特性曲線的要求。
?。?）SSR受溫度影響較大，使用時要考慮好散熱(一般負(fù)載電流>5A時應(yīng)裝散熱片)，當(dāng)環(huán)境溫度高時，SSR的負(fù)載能力必然相應(yīng)下降，因此選用SSR時須留有一定的余量。 請登陸:輸配電設(shè)備網(wǎng) 瀏覽更多信息
?。?）當(dāng)繼電器處于導(dǎo)通狀態(tài)時，將承受P=V（管壓降）×I（負(fù)載）的耗散功率。因此必須根據(jù)實(shí)際工作環(huán)境，合理選用散熱器的尺寸或降低負(fù)載電流使用。
?。?）SSR不允許過壓過流工作。由于白熾燈、電爐等負(fù)載的“冷阻”特性，將導(dǎo)致開通瞬間的浪涌電流（一般為額定負(fù)載電流的7倍或更大）。對此類負(fù)載，負(fù)載能力應(yīng)留有充分的余量。
?。?）在實(shí)際運(yùn)行中負(fù)載短路極易造成繼電器損壞。應(yīng)采用快速熔斷器和空氣開關(guān)保護(hù)，避免因負(fù)載短路造成繼電器損壞。
?。?）輸入工作電壓的波動系數(shù)應(yīng)保證在5%以內(nèi)。
?。?）為了確保繼電器正常工作，環(huán)境溫度較低時應(yīng)適當(dāng)增大輸入電流，溫度較高時應(yīng)適當(dāng)減小輸入電流值。
?。?）若輸入電壓過高，接近或超過極限時，可外接限流電阻。
（9）若用IC直接驅(qū)動繼電器輸入時，應(yīng)有足夠的負(fù)載能力和盡可能低的“0”電平輸入。
輸出端工作條件：
為確保SSR可靠工作，必須正確使用繼電器的最大極限參數(shù)和采取必要的保護(hù)方法。
（1） 峰值電壓選擇：對于不同性質(zhì)的負(fù)載應(yīng)正確選擇繼電器的最大峰值電壓。
電感負(fù)載：應(yīng)選取線路電壓（有效值）的2-3倍。 請登陸:輸配電設(shè)備網(wǎng) 瀏覽更多信息
純電阻負(fù)載：應(yīng)選取線路電壓（有效值）的1.5-2倍。
（2） 輸出端RC浪涌吸收回路：繼電器的內(nèi)部裝有RC浪涌吸收網(wǎng)絡(luò)。可根據(jù)實(shí)際需要外接RC吸收網(wǎng)絡(luò)。
?。?） 電源端使用RC浪涌吸收回路：以消除電網(wǎng)在切換時產(chǎn)生的瞬變電壓對繼電器造成的損壞。
?。?） SSR開路時，開路電阻不是無窮大，產(chǎn)生一定的漏電流，設(shè)計(jì)線路時要注意到。
SSR常見失效及原因分析
1、繼電器不斷開：
?。?） 負(fù)載電流大于SSR的額定切換電流，這樣會使繼電器永久短路，此時應(yīng)使用額定電流較大的SSR。
?。?） 在繼電器所處的環(huán)境溫度下，對于所承受的電流來說如散熱不良，會損壞輸出半導(dǎo)體器件，此時應(yīng)使用較大的或更有效的散熱片。
?。?） 線電壓瞬變引起SSR輸出部分穿通，此時應(yīng)使用額定電壓較高的SSR或提供額外的瞬態(tài)保護(hù)電路。
?。?） 使用的線電壓高于SSR的額定電壓。
2、切斷輸入后SSR才斷開：
在SSR應(yīng)該斷開的時候，測量輸入電壓，如果測得的電壓低于必須釋放電壓，表明斷電器的釋放電壓太低，應(yīng)更換繼電器如果測得的電壓高于SSR的必須釋放電壓，則是SSR輸入端前面的線路有問題，必須改正。
3、繼電器不導(dǎo)通
?。?） 在繼電器應(yīng)該導(dǎo)通時，測量輸入電壓，如果該電壓低于必須動作電壓，表明SSR輸入端前面的線路有問題；如果輸入電壓高于必須動作電壓，查對電源極性并在必要時加以更正。
?。?） 測量SSR的輸入電流，如無電流，則系SSR開路，該繼電器有故障；如果有電流，但低于繼電器的動作值，是SSR前面的線路有問題，必須改正。
?。?） 檢查SSR的輸入部分，測量SSR輸出兩端的電壓，如果電壓低于1V，表明繼電器以外的線路或負(fù)載開路并應(yīng)進(jìn)行修理；如果存在線電壓，則可能是負(fù)載短路，使電流過大引起繼電器失效。
繼電器工作不規(guī)則
?。?） 檢查所有接線是否正確、連接不牢或不正確產(chǎn)生的故障。
?。?） 檢查輸入和輸出的引線是否在一起。
（3） 對于非常靈敏的SSR，噪聲也能耦合到輸入端而引起不規(guī)則導(dǎo)通。
交流電動機(jī)或螺線管負(fù)載造成顫動
由于交變的dv/dt問題，SSR可以有半周波動，此時，采用緩沖器是有幫助的。
固體繼電器技術(shù)發(fā)展趨勢
SSR一般由三個部分組成：輸入（控制電路）部分、隔離（或耦合）部分和輸出（或負(fù)載電路）部分。與機(jī)電繼電器相比，耦合部分是固態(tài)繼電器關(guān)鍵之一。按隔離形式SSR分為光隔離型與磁隔離型。
光隔離式和變壓器式隔離直流性能比較如表1所示。光隔離式線路簡單，可以做到全硅化，輸入電壓范圍大，靈敏度高，輸出線路可以構(gòu)成多種形式，但由于光耦中的發(fā)光二極管老化效應(yīng)和受溫度影響圈套，使其壽命和可靠性受到一定限制。光MOS繼電器被認(rèn)為是第三代SSR，其主要優(yōu)點(diǎn)在于泄漏電流小，1/0隔離性好，輸出特性優(yōu)良；變壓器隔離因是永久性器件，無明顯老化，其可靠性、溫度范圍、反應(yīng)時間等都比光電隔離式優(yōu)越。但因其有振蕩電路，在激勵期間一直在幅射電磁能，對外形成電磁干擾。
信息整理：m.ewkbg.com
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