SSR定义：固态继电器(SolidStateReIay，SSR)是一种通断节制安装，它用一个或多个半导体（如功率晶体管、SCR或三端双向可控硅开关）传导负载电流。（SCR和三端双向可控硅开关凡是称为“半导体闸流管”，是由闸流管和晶体管连系得出的术语，由于半导体闸流管是触发半导体开关。）
与所有继电器一样，SSR需要相对较低的节制电能量来在“通”和“断”之间切换输出形态。因为该节制能量比继电器在满负荷下能节制的输出功率低得多，SSR的“功率增益”相当大，常常比额定输出相当的电磁式继电器(EMR)大良多。换言之，SSR的活络度常常比额定输出相当的EMR高得多。
SSR的类型：一种简单的方式是按输入电的性质，并对实现输入输出隔离的方式进行必然的参考来分类SSR。的有三个次要类型：
舌簧继电器耦合SSR（见图1）在这类SSR中，节制信号被（间接或通过一个前置放大器）加到一只舌簧继电器的线圈上。然后，簧片开封闭合会接通响应的电，从而触发可控硅开关。明显，输入输出隔离是由舌簧继电器实现的，凡是隔离度极高。
变压器耦合SSR（见图2），在这类SSR中，节制信号（若是为DC，则通过一个DC-AC转换器；若是为AC，则间接）加到一个低功率小变压器的初级电压上，由初级电压激发发生的次级电压（通过或欠亨过整流、放大或其它调整）用于触发可控硅开关。在这品种型中，输入输出隔离度取决于变压器的设想。
光耦合SSR（见图3），在这类SSR中，节制信号到一个光源或红外光源（凡是为发光二极管，或LED），有一个光敏半导体（即光敏二极管、光敏晶体管或光敏闸流管）检测该光源发出的辐射。然后用光敏器件的输出来触发（选通）开关负载电流的三端双向可控硅开关或SCR。明显，输入和输出之间独一显著的“耦合通”是光束或红外辐射，电隔离度极高。这类SSR也称为“光学耦合”或“光隔离”。
间接节制AC型（见图4），在这类SSR中，用外部接触器触发三端双向固态继电器可控硅开关（或背对背毗连的SCR），外部接触器工作在与负载电利用统一AC输电线供电的电中。这品种型也称为具有一个“开封闭合”输入。明显，虽然与较复杂的设想比拟这种继电器较为简单，因此成本较低，但它们具有在节制和负载电之间没有隔离的庞大错误谬误（对大大都使用而言）。
间接节制DC型（见图5），在这类SSR中，用外部接触器节制晶体管的导通，外部接触器工作在与负载电利用统一DC输电线供电的电中。这品种型的继电器可能是所有类型中最简单的，因此成本最低，但它们也具有在节制和负载电之间没有隔离的庞大错误谬误（对大大都使用而言）
输入电机能：隔离SSR的活络度（即可使SSR接通的最小节制电压和电流）取决于隔离器件或电的特征
在夹杂式（舌簧继电器隔离）设想中，SSR的活络度由舌簧继电器的工作功率要求决定，其工作功率范畴很是宽，可低至40毫瓦（如5Vdc，8mA），可高达数百毫瓦。请留意，低电压小功率设想与尺度数字计较机“逻辑电平”兼容，数字计较机或数字节制器的尺度“高扇出”TTL逻辑电平输出能够驱动两个或两个以上并联的夹杂式SSR。
在变压器耦合SSR中，活络度凡是比夹杂式高良多，由于输入信号只须选通驱动变压器的AC-DC转换器（见图2），一般所需的功率小于10mW（如4.5vdc，2mA），少少跨越50mW。这种活络度优于任何单一TTL数字输出要求的值，一个高扇出TTL输出能够驱动3-10个并联的此类SSR。
SSR的最大断开电平（电压和/或电流）是其最小接通电平的50%摆布。这一特点在“通”和“断”形态之间供给了充沛的平安裕度，从而消弭了由节制信号的小变化导致的不不变行为。
在很多SSR设想中，节制电压范畴远弘远于最小接通电压包含的范畴。在针对宽输入电压范畴进行了优化的设想中，SSR额定用在6:1以上的节制电压范畴（如3.0V~32V）上的环境并不少见。在夹杂式设想中，舌簧继电器的线圈能够绕成几乎用于任何可用的节制电压，低至3V标称值，高达50V以至更高，但夹杂式SSR可承受的输入电压范畴受继电器线圈中的耗散影响。一般来说，1.5到1的范畴是能够接管的。另一方面，能够利用电阻或一个“恒定电流”有源输入电来使夹杂式继电器顺应较高的输入电压。
输入特征:除考虑活络度特征（第124页）外，我们还必需引见SSR的输入电隔离特征，这一特征需要考虑很多分歧的参数，包罗：
绝缘电阻：从节制电到外壳和输出电的绝缘电阻。对于变压器型和夹杂式设想，典型额定值范畴从10Mω到100,000Mω。对于光学隔离SSR，典型绝缘电阻范畴1000~1,000,000Mω。
杂散电容：从节制电到外壳和输出电的杂散电容。到外壳的电容很少是显著的，但到输出电的电容可将交换和瞬变值反馈到的节制电，以至进一步反馈到更远的节制信号源。幸运的是，在细心设想的SSR中，这种电容少少能大到足以惹起交互感化的程度。杂散电容的典型范畴为1–10PF。
输出电机能:明显，最主要的输出电参数是在“断”形态下能够加在继电器输出电上不会导致其击穿为导通或出毛病的最大负载电电压，以及在“通”形态下能够流过输出电和负载的最大电流。
请留意，这些参数与电磁式继电器上接触器的通俗额定电压和额定电流类似（至多乍一看是如许）。可是，EMR额定输出和SSR额定输出之间具有不同，我们将跟着本的进行在后面细致研究这些不同。
在最通俗的方式中，我们能够说SSR的“触点额定值”几乎全由负载电流开关安装的特征决定。也许从研究最简单类型的交换SSR，即间接节制（非隔离）设想能够最较着地反映这个现实，例如最后在图4中所示，后面又在图7中再次呈现并显示了通断形态下的等效电的设想。在“通”形态（图7b），三端双向可控硅开关呈现出几乎恒定的压降（即几乎与负载电流无关），该压降约等于两个硅二极管的压降–小于2V。负载电流流过此压降导致功率耗散(Pd=VdxI负载)，此功率将导致三端双向可控硅开关结点中的温度升高。若是供给了合适的“散热”，即从三端双向可控硅开关外壳到外面空气或到导热金属布局的热传导，导热金属布局能够再将功率耗散到四周空气中，不会有较着的升温，则三端双向可控硅开关的温度将不会上升到靠得住运转的额定最大值（一般为100?C）以上。具有充实的散热时，SSR的额定电流能够不由功率耗散决定，而由三端双向可控硅开关的额定电流决定。
图7c显示了这种很是简单的SSR在“断”形态的等效电。请留意，即便当三端双向可控硅开关被堵截时，也会有很是少量的漏电流流过。该电流电在等效电顶用电阻暗示，现实上是负载电电压的非线性函数。在确定三端双向可控硅开关的额定值时，凡是习惯做法是为这一“堵截形态漏电流”一个最坏环境下的最大值，对于5A的负载额定电流，典型值为最大0.001A。负载电电压的额定值较简单，由晶闸管的阻断电压额定值决定。
更常用的隔离SSR（大多设想用于节制交换负载电）的输出电额定值简直定与上述方式很是类似，只是“堵截形态漏电流”凡是更高一些，对于一个5A的安装，在140V时漏电流约为5mA，仍然只是额定负载电流的千分之一摆布。图7显示了一个用三端双向可控硅开关节制的SSR设想的等效电，图8显示了负载电中的电流波形，都别离显示了“断”形态和“通”形态的环境。请留意，“通”形态压降曲线的刻度范畴比“断”形态和负载电压曲线宽得多。
即便在我们研究SSR机能的晚期阶段，也有需要考虑节制信号和交换负载电电压和电流之间的时间关系。
至于按时，有两品种型的开关SSR。此中一种没有采纳特殊的办法来在负载电-电源线交变与可控硅开关接通之间实现同步。在这类“非同步”开关SSR中，节制电压的和负载电起头导通之间的响应延时很是短，在光耦合和变压器耦合SSR上一般从20μS到200μS，在夹杂式SSR上小于1mS（因舌簧式继电器的操作时间而较长一些）。在非同步设想中，“通”形态的电流波形明显是交换轮回中节制信号时的函数，如图9a所示。
在同步（零电压接通）设想中，节制信号的结果被延迟（若是需要），直到电源线电压通过零点（见图9b）。（这是由内部选通电完成的，该电线电压的量值，并在发生下一次零值逾越前触发半导体闸流管。）因而，若是刚好在逾越零值后当即节制信号，SSR现实大将不起头导通，直到几乎完整的半个周期后才导通。另一方面，若是刚好在刚要逾越零值前节制信号，SSR将几乎当即导通，只要很小的接通延迟（针对非同步设想所述）。那么，很较着，同步SSR的接通延迟能够是任何值，从小于一毫秒到电源线的完整半个周期（对于60Hz电源线，约为8.3毫秒）。凡是，对于60Hz的供电线，所有固态设想的额定延迟的最大值给定为8.3毫秒，夹杂式设想最大值给定为1.5毫秒。
AC开关SSR的最初一个次要特征是堵截行为。因为半导体闸流管在一旦触发时并不妥即遏制导通，直到流过它的负载电流降为零时才遏制导通，最大可能堵截延迟（节制信号裁撤和负载电流遏制之间）为半个周期。与接通时的环境一样，最小堵截延迟接近于零。因而，典型60Hz线堵截时间额定值为最大9毫秒。
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