固态继电器的内部结构和原理

SSR缩写为SSR，它是由半导体晶体管作为主要设备组成的电子电路. 与普通电磁继电器相比，固态继电器具有以下特点.

①寿命长. 电磁继电器的触点会受到机械磨损，其寿命通常为10 5到10 6倍，而固态继电器的寿命可高达10 8到10 12倍.

②工作频率高. 电磁继电器的开合频率很低，一般不超过20次/秒，固态继电器不需要机械触点，因此可以达到很高的开合频率.

③高可靠性. 由于火花和表面氧化膜层的影响，电磁继电器的触点容易接触不良. 固态继电器没有机械触点，也不容易接触不良.

④使用安全. 电磁继电器工作时会产生火花. 如果在某些特殊环境（例如采矿和化学工业）中使用它们，它们可能会点燃一些易燃气体并引起事故. 由于固态继电器没有触点直流固态继电器原理，因此不会产生火花. 使用起来更安全.

由于固态继电器具有许多优点，因此在国外已得到广泛使用，我国已逐渐开始应用它们. 固态继电器的类型很多，通常可以分为直流固态继电器和交流固态继电器.

（1）外观和符号

DC固态继电器（DC-SSR）的输入端子INPUT（等效于线圈端子）连接到DC控制电压，而输出端子OUTPUT或LOAD（等效于接触开关端子）为连接到直流负载. 直流固态继电器的外观和符号如图13-6所示.

图13-6直流固态继电器

（2）结构和工作原理

图13-7是典型的五针DC固态继电器的内部电路结构和等效图.

图13-7典型的五针DC固态继电器的内部电路结构和等效图

五针直流固态继电器的内部结构和原理

如图13-7（a）所示，当没有对端子3和4施加控制电压时，光电耦合器中的光电晶体管关闭，VT 1的基极电压高且饱和，并且集电极的集电极VT 1已打开. 旁路电压，由于基极电压低，VT 2截止，并且端子1和5断开，这等效于触点开关断开. 当控制电压施加到端子3和4时，光电耦合器中的光电晶体管导通直流固态继电器原理，VT 1的基极电压被旁路并截止，并且VT 1的集电极电压非常高. 将此电压加到VT 2的基极上，使VT 2饱和导通，端子1和5处于短路状态，等效于接触开关闭合.

VD 1和VD 2是保护二极管. 如果负载是电感性负载，则当VT 2从导通变为关断时，负载将产生较高的反向峰值电压. 电压极性为正，负和VD. 1接通电源，迅速降低负载上的反向峰值电压，以防止其突破VT2. 如果VD 1开路损坏，则无法降低反向峰值电压. 该电压将首先突破VD 2（VD 2的耐压低于VT 2），以避免VT 2击穿.

图13-8是典型的四针DC固态继电器的内部电路结构和等效图.

图13-8典型的四针DC固态继电器的内部电路结构和等效图

（3）普通直流固态继电器的主要参数

表13-2列出了几种常见的直流固态继电器的主要参数.

表13-2几种常见的直流固态继电器的主要参数

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