固态继电器的使用及注意事项

选择固态继电器时，应对照应用条件，详细规范产品技术性能及参数，注意到固态继电器性能参数和负载能力受环境温度和自身温度的影响。在感性和容性负载时输出电路容易受尖峰电压和浪涌电流的损坏，导通时通态压降产生的功率损耗和散热等。重点处理好这些问题，有助于实现固态继电器的科学合理应用，

使其更具可靠性。

 

1) 负载类型、输出电流和浪涌电流：使用中流过固态继电器输出端的稳态电流不得超过产品详规范规相应环境温度下的额定输出电流，可能出现的浪涌电流不得超过继电器的过负载能力，一般继电器都留有一定的余量。TRIAC 输出的大多用于阻性负载，单向可控硅反并联输出大多用于容性负载和感性负载。大多数负载都可以使用“零控”型。但需要调压（如调光）和少数感性负载（如变压器）必须使用“随机型”。

 

2) 输入特性：直流阻性输入 SSR 的输入电压一般为 4-16Vdc，这种 SSR 在输入电路中 串联一电阻，电流随电压增加而增加，简单耐用。另外是输入电压较宽的恒流输入 SSR，范围在 3-32Vdc。它在输入端串联有恒流源电路，在电压加大到一定值是电流基本不变。还有一种是交流输入大多使用在无直流电源场合，使用时注意其开通时有最大 40ms 的延时。

 

3) 输出电压、瞬时电压和：直流 SSR 只适用于控制直流电源和负载，交流 SSR 只适用于交流电源和负载。负载电源的电压不能超过继电器的额定输出电压，也不能低于规定的最小输出电压。使用中，可能加至 SSR 输出端的最大电压峰值一定要低于 SSR 的瞬态电压值。切换交流电感负载，最好选用额定输出电压单向为 280Vac、三相为 530Vac 的交流 SSR。对感性和容性负载，当交流 SSR 在零电流关断时，电源电压不为零并且以较大的 dv/dt 值加至 SSR 的输出端。故选择 dv/dt 高的继电器。尤其用于正反转控制的 SSR，应选用我公司 SSR 系列产品。

 

4) 其他特性：包括分析考虑 SSR 的输出电压降、输出漏电流、绝缘耐压等电气特性，热阻、工作与存储温度、气候环境等特性。

 

1) 过电压保护：当负载为感性或容性负载时，很有可能产生大于 SSR 的阻断电压和电压上升率（dv/dt）。如果保护措施不当不仅会造成 SSR 失控，严重时可能烧毁 SSR 或设备。故必须过电压保护一般是外加瞬态抑制电路和电压钳位电路。本公司在设计产品时，多数产品内部已加上 RC 吸收回路或压敏电阻，能起到一定保护作用，建议用户在使用时根据负载的相关参数和环境条件，认真计算和试验 RC 回路的选值。一般情况下，RC 吸收回路可以有效地抑制加至 SSR 的瞬态电压和电压上升率（dv/dt），压敏电阻保护电路可以吸收宽脉冲的过电压。

 

2) 过电流保护：SSR 是以半导体开关器件作为功率输出部件的，对温度的变化较为敏感。过电流会使半导体芯片过热而造成性能下降，寿命降低甚至永久性损坏，虽然 SSR 在瞬间可以承受额定电流 10 倍以上的浪涌电流，但超过此值很容易造成永久性损坏。故过流保护是必要的。一般考虑采用半导体器件专用的快速熔断器，熔断器的标称熔断电流不应超过 SSR 的标称电流

 

 

 

3) 过热保护：若 SSR 过热，轻则失控，重则造成永久损坏，建议加装过热保护措施，通常做法是保证 SSR 的底板处温度不超过 75℃。一般是在散热器上靠近 SSR 处安装温控开关，温升达到限定温度时切断 SSR 输入信号。

 

SSR 在工作中内部存在着一定的功率耗散，这个耗散值主要由输出电压降与负载电流乘积决定，以发热的形式体现。散热的好坏直接影响到 SSR 的最大负载电流值和允许的最高工作环境温度值，是影响 SSR 可靠工作的重要因素之一。因此 SSR 的应用热设计和散热器的选择显的至关重要。

 

常规而言，输出电流小于 5A 的固态继电器，利用空气自然对流，足以达到冷却散热的目的，当安装时要有一个良好的对流环境，固态继电器之间的距离不得小于一个固态继电器的宽度。负载电流大于 10A 的固态继电器，需要选用合适的散热器，必要时需进行风冷或水冷。良好的散热条件对固态继电器的可靠工作是十分重要的。产品手册中一般会给出工作电流，通态压降和热阻等参数，有的还会给出工作电流/耗散功率与环境温度/基板温度曲线，使用时参考。利用这些参数就可以计算出所需散热器的热阻，再根据散热器厂家产品手册上的热阻参数选择散热器。

 

简易计算如下：

双向可控硅功率输出

Rthhs=(110-Ta)÷I(0.8+0.5I/In)-Rthj

 单相可控硅功率输出

Rthhs=(125-Ta)÷I(0.8+0.5I/In)-Rthj

其中 Rthhs：散热器热阻 Ta：环境温度 I：负载电流

In：标称工作电流 Rthj：固态继电器热阻

例：负载电流 10A，最高环境温度 40℃，选 15A 双向可控硅输出的固态继电器，

热阻为 2.5℃/W,则散热器的热阻为：

Rthhs=(110-40)÷10(0.8+0.5x10/15)-2.5=3.69℃/W

 

查散热器手册，选择热阻小于 3.69℃/W 的散热器，在 3.1℃/W 和 3.5℃/W 中选择一种即可

 

另外，也可在厂家给出的工作电流/耗散功率与环境温度/基板温度曲线上查出散热器热阻，再根据热阻值选择散热器。

 

一般受体积的限制，大于 40A 即可考虑风冷，电流很大时则要考虑水冷。同时，在使用固态继电器时，散热器一定要大于规定的规格尺寸。而且固态继电器在安装时，要求其散热底板平整无毛刺突起。安装固态继电器的散热器表面应均匀地涂上一层薄薄的导热硅脂，再用螺钉将固态继电器与散热器拧紧。垂直安装散热器的温升可比水平安装的降低 10%-20%。