0 概述
　　固態(tài)繼電器（SSR）是一種全部由固態(tài)電子元件組成的新型無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)器件，它利用電子元件（如開(kāi)關(guān)三極管、雙向可控硅等半導(dǎo)體器件）的開(kāi)關(guān)特性，可達(dá)到無(wú)觸點(diǎn)無(wú)火花地接通和斷開(kāi)電路的目的，因此又被稱為“無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)”。它問(wèn)世于20世紀(jì)70年代。由于它的無(wú)觸點(diǎn)工作特性，使其在許多領(lǐng)域的電控及計(jì)算機(jī)控制方面得到日益廣范的應(yīng)用。
1 交流固態(tài)繼電器的結(jié)構(gòu)與工作原理
　　交流固態(tài)繼電器可分為過(guò)零輸出和非過(guò)零（隨機(jī)）輸出2種類(lèi)型，下面以過(guò)零輸出型為例介紹交流固態(tài)繼電器的結(jié)構(gòu)與工作原理。
　　過(guò)零輸出型交流固態(tài)繼電器的內(nèi)部電路原理圖如圖1所示。

　　固態(tài)繼電器由三部分組成：輸入電路、隔離（耦合）電路和輸出電路。在輸入電路控制端加入信號(hào)后，IC1光電耦合器內(nèi)光敏三極管呈導(dǎo)通狀態(tài)，R1串接電阻對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行限流，以保證光耦合器不致?lián)p壞。LED發(fā)光二極管指示輸入端控制信號(hào)，VD1可防止當(dāng)輸入信號(hào)正負(fù)極性接反時(shí)以保護(hù)光耦I(lǐng)C1。
　　V1在線路中起到交流電壓檢測(cè)作用，使固態(tài)繼電器在電壓過(guò)零時(shí)開(kāi)啟、負(fù)載電流過(guò)零時(shí)關(guān)斷。當(dāng)IC1光敏三極管截止時(shí)（控制端無(wú)信號(hào)輸入時(shí)），V1通過(guò)R2獲得基極電流使之飽和導(dǎo)通，從而使SCR可控硅門(mén)極觸發(fā)電壓被箝在低電位而處于關(guān)斷狀態(tài)，最終導(dǎo)致BTA雙向可控硅在門(mén)極控制端R6上無(wú)觸發(fā)脈沖而處于關(guān)斷狀態(tài)。當(dāng)IC1光敏三極管導(dǎo)通時(shí)（控制端有信號(hào)輸入時(shí)），SCR可控硅的工作狀態(tài)由交流電壓零點(diǎn)檢測(cè)三極管V1來(lái)確定其工作狀態(tài)。如電源電壓經(jīng)R2與R3分壓，A處電壓大于過(guò)零電壓（ ）時(shí)，V1處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)，SCR、BTA可控硅都處于關(guān)斷狀態(tài)。如電源電壓經(jīng)R2與R3分壓，A處電壓小于過(guò)零電壓（）時(shí)，V1處于截止?fàn)顟B(tài)，SCA可控硅通過(guò)R4獲得觸發(fā)信號(hào)而導(dǎo)通，從而使BTA在R6上也獲得觸發(fā)信號(hào)而呈導(dǎo)通狀態(tài)，對(duì)負(fù)載電源進(jìn)行關(guān)斷控制。如此時(shí)控制端信號(hào)關(guān)斷后，負(fù)載電流也隨之減小至BTA雙向可控硅的維持電流時(shí)可自行關(guān)斷，切斷負(fù)載電源。
　　交流過(guò)零型固態(tài)繼電器，因有其電壓過(guò)零時(shí)開(kāi)啟、負(fù)載電流過(guò)零時(shí)關(guān)斷的特性，它的最大接通、關(guān)斷時(shí)間是半個(gè)電源周期，在負(fù)載上可得到一個(gè)完整的正弦波形，也相應(yīng)地減少了對(duì)負(fù)載的沖擊。而在相應(yīng)的控制回路中產(chǎn)生的射頻干擾也大大減少。過(guò)零型與隨機(jī)型的工作波形如圖2所示。

2 固態(tài)繼電器的特點(diǎn)
　　（1）輸入控制電壓低（3～14 V），驅(qū)動(dòng)電流?。?～15 mA），輸入控制電壓與TTL、DTL、HTL電平兼容，直流或脈沖電壓均能作輸入控制電壓；
　　（2）輸出與輸入之間采用光電隔離，可實(shí)現(xiàn)在以弱控強(qiáng)的同時(shí)，做到強(qiáng)電與弱電完全隔離，兩部分之間的安全絕緣電壓大于2 kV，符合國(guó)際電氣標(biāo)準(zhǔn)；
　?。?）輸出無(wú)觸點(diǎn)、無(wú)噪音、無(wú)火花、開(kāi)關(guān)速度快；
　?。?）輸出部分內(nèi)部一般含有RC過(guò)壓吸收電路，以防止瞬間過(guò)壓而損壞固態(tài)繼電器；
　　（5）有多種規(guī)格可選擇：輸入有電阻限流直流、恒流直流和交流等類(lèi)型。輸出有直流輸出方式和交流輸出方式。輸出額定電壓有（220～380 V）交流電壓及（30～180 V）直流電壓。交流輸出中有過(guò)零觸發(fā)型和非過(guò)零觸發(fā)型（隨機(jī)型）；
　?。?）過(guò)零觸發(fā)型固態(tài)繼電器對(duì)外界的干擾非常??；
　?。?）采用環(huán)氧樹(shù)脂全灌封裝，具有防塵、耐濕、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。
3 交流固態(tài)繼電器在自控系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)例
（1）多組輸出電路
　　多組輸出電路如圖3所示。當(dāng)輸人為“0”時(shí)。三極管BG截止，SSRl、SSR2、SSR3的輸入端無(wú)輸入電壓，各自的輸出端斷開(kāi)；當(dāng)輸人為“1”時(shí)，三極管BG導(dǎo)通，SSRl、SSR2、SSR3的輸人端有輸入電壓，各自的輸出端接通，因而達(dá)到了由一個(gè)輸入端口控制多個(gè)輸出端“通”、“斷”的目的。

（2）單刀雙擲控制電路
　　單刀雙擲控制電路如圖4所示。當(dāng)輸人為“0”時(shí)，三極管BG截止，SSRl輸入端無(wú)輸入電壓，輸出端斷開(kāi)，此時(shí)A點(diǎn)電壓加到SSR2的輸入端上（）應(yīng)使SSR,輸出端可靠接通），SSR2的輸出端接通。當(dāng)輸人為“1”時(shí)，三極管BG導(dǎo)通，SSR。輸入端有輸入電壓，輸出端接通，此時(shí)A點(diǎn)雖有電壓，但的電壓值已不能使SSR2的輸出端接通而處于斷開(kāi)狀態(tài)，因而達(dá)到了“單刀雙擲控制電路”的功能。

　　值得注意的是，選擇穩(wěn)壓二極管DW 的穩(wěn)壓值時(shí)，應(yīng)保證在導(dǎo)通的SSR1“+”端的電壓不會(huì)使SSR2導(dǎo)通，同時(shí)又要兼顧到SSR1截止時(shí)“+”端的電壓能使SSR2導(dǎo)通。
（3）溫度控制電路
　　由單片機(jī)和交流固態(tài)繼電器控制的溫度控制電路如圖5所示。

　　該電路采用周波控制法，調(diào)節(jié)負(fù)載功率而達(dá)到調(diào)節(jié)溫度的目的。調(diào)功原理為：
設(shè)電網(wǎng)連接N個(gè)完整的正弦波（周期）為一個(gè)控制周期T，則

　　式中f——電網(wǎng)頻率，Hz。
　　設(shè)在設(shè)定的周期T內(nèi)控制加到SSR輸入端的n（n≤N個(gè)完整的正弦波周期數(shù)，則負(fù)載功率

式中 U—— 電網(wǎng)電壓有效值；
Rs—負(fù)載有效電阻。
　　可見(jiàn)，只要控制在設(shè)定周期T內(nèi)的周波數(shù)n，就可調(diào)節(jié)負(fù)載的功率?；蛘叻催^(guò)來(lái)說(shuō)，可根據(jù)不同的功率要求，導(dǎo)算出n，將n轉(zhuǎn)換成時(shí)間，作為 的定時(shí)設(shè)定，每當(dāng)T0溢出，在中斷服務(wù)程序中由P1．0來(lái)控制SSR的導(dǎo)通和截止，就可在設(shè)定的周期 內(nèi)控制加載到電熱器上的定額周期的正弦波，達(dá)到調(diào)控溫度的目的。
（4）單相交流電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路
　　單相交流電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制電路如圖6所示。電路中開(kāi)關(guān)S分別置于“I”、“Ⅱ”位置時(shí)，電機(jī)分別為正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。圖中M為單相交流電動(dòng)機(jī)，RC串聯(lián)組成外加吸收電路，RV為氧化鋅壓敏電阻，起過(guò)電壓保護(hù)作用。該電路工作效果的好壞，關(guān)鍵在于AC—SSR額定電壓的選取。由電路中運(yùn)行電容C回路的工作特點(diǎn)可知，當(dāng)AC—SSR1或AC—SSR2中任何一個(gè)關(guān)斷時(shí)，關(guān)斷SSR輸出端的電壓約為交流電源電壓的2倍。因此在選用SSR額定電壓時(shí)，應(yīng)大于電源電壓的2倍，換向時(shí)間也必須有30ms以上的延時(shí)。

（5）計(jì)算機(jī)控制的三相交流電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路
　　計(jì)算機(jī)控制三相交流電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路如圖7所示。圖中采用了4個(gè)與非門(mén)，用2個(gè)信號(hào)通道分別控制電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、停止和正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)。當(dāng)改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向時(shí)，給出指令信號(hào)的順序應(yīng)是“停止一反轉(zhuǎn)一起動(dòng)”或“停止一正轉(zhuǎn)一起動(dòng)”。延時(shí)電路的最小延時(shí)不小于1．5個(gè)交流電源周期。其中RD。、RD2、RD3為熔斷器。當(dāng)電機(jī)允許時(shí)，可以在R一R4位置接入限流電阻，以防止當(dāng)萬(wàn)一兩線間的任意2只繼電器均誤接通時(shí)，限制產(chǎn)生的半周線間短路電流不超過(guò)繼電器所能承受的浪涌電流，從而避免燒毀繼電器等事故，確保安全性；但副作用是正常工作時(shí)電阻上將產(chǎn)生壓降和功耗。該電路建議采用額定電壓為66O V或更高一點(diǎn)的SSR產(chǎn)品。