型號	控制電 壓範圍	釋放電壓	投入電阻	最大負 電流	負電壓 範圍
KS2002A	3 TO 32 VDC	MAX10 VDC	1.5Kohm	2 A	24-280VAC
KS4002A	3 TO 32 VDC	MAX10 VDC	1.5Kohm	2 A	48-480VAC

 

型號	最小破壞 電壓	開路時洩 漏電流	頻率 範圍	最大瞬間 承受電流
KS2002A	600 VAC	少於 5 mA	47~70Hz	20A
KS4002A	1200VAC	少於 5 mA	47~70Hz	20A

 

型號	通電之後 下降電壓	介質耐壓 輸入 - 輸出	動作時間	釋放時間	容量進出	重量
KS2002A	1.5VAC	2500 VACrms	少於 2 mSec	少於 1/2 循環	少於 15 PF	6 g
KS4002A	1.5VAC	2500 VACrms	少於 2 mSec	少於 1/2 循環	少於 15 PF	6 g

              

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固態繼電器
固態繼電器（Solid State Relay，縮寫：SSR）是由半導體控制負載流經固態開關的無接點繼電器，
輸入端係利用發光二極體、光電晶體、功率晶體等半導體電路所組成光耦合器，
經內部控制電路觸發輸出端的矽控整流器（SCR）或雙向矽控整流器（TRIAC）進而導通負載電流，
因此可以接受低壓直流或交流信號輸入之後，進而導通高壓、高功率之輸出電流，具隔離輸出入及控制高功率輸出電流之效果。
有些SSR也包含了突波吸收線路或零交越偵測器以減少由負載電流中斷所產生火花及暫態。
雖然元件中半導體能散熱，但是SSR經常還是需要裝在散熱片裝置上以減少產生溫度。
SSR通常使用在傳統電磁繼電器在快速ON/OFF週期時容易損壞的應用，
一般用SSR有高達10萬次開關週期生命，而且SSR還可以使用傳統CMOS及TTL邏輯電路去激磁。
可用於取代一般電磁繼電器，廣泛使用於數位程序控制裝置。

工作原理
與繼電器 (Relay) 的基本原理相似，具有一側主控端與一側受控端；SSR 的主控端與受控端中間利用光耦合隔離，
主控端加上直流或交流信號達到臨界電壓值或臨界電流值時，受控端就能從斷路轉變成通路狀態，
所以可以讓小功率信號控制受控端的通路或斷路，進而控制大功率負載的開或關。
因為 SSR 主控端與受控端間由光耦合器控制，可阻隔主控端與受控端之間的干擾。
當負載較大時，可在負載兩端並聯壓敏電阻 (Varistor) 吸收突波，避免損壞 SSR。
並聯之壓敏電阻其電壓規格需要依照負載的電壓選用之。

內部組成
交流式固態繼電器外觀
固態繼電器內部構造可由主控端電路、隔離耦合和受控端電路三部分組成。

類型
直流式固態繼電器外觀與大小
依照使用場合可以分為交流輸入和直流輸入兩大類型，其分別在交流或直流電源上做負載的開關，不可混合使用。
依照包裝設計不同而分成三類。
第一群包含2.5至40安培，可以裝在散熱片上的SSR，這些典型可以使用在直流或交流輸入電流。
交流功率開關元件是TRIAC或是雙SCR。
第二群由8安培，120至240伏特輸出，並包裝成適於散熱片或面板裝置的SSR所組成。
這些元件有內部突波吸收器（暫態保護線路）及壓入即動作端子（Push-On Terminal）給信號及電力連接。
第三群處理0.3至4安培，交流120至240伏特輸出。這種元件可以裝在印刷電路板上，典型高度在0.45英吋

優缺點
大多數SSR以阻燃型環氧樹脂為原料，採用灌封技術，使與外界隔離，具有良好的耐壓、防潮、防腐、抗震動等性能。
具有工作安全可靠且壽命長、無觸點、無火花、無污染、高絕緣、超過2.5kv的高耐壓、低觸發電流、開關速度快、
可與數位電路搭配，因為沒有像傳統電磁繼電器使用機械接點與輸入線圈，所以能在高衝擊、震動狀態環境下穩定工作，
提高了使用壽命和可靠性，不至於產生觸點燃弧火花、回跳噪音，以及電磁干擾等問題；且因為輸入電壓範圍廣，
需要驅動功率低，因此可與大多數的IC電路相容，不需另加緩衝器或驅動器，所以控制功率小、
靈敏度與電磁相容性相對較好，轉換速率可達ms~μs等級。
其缺點是因為大多數SSR採用一體成型設計，所以當負載增加時，將導致溫度升高，所以有必要加裝散熱座、
保險絲，以此加強散熱效果。若因負載會對SSR產生脈衝性干擾，也會容易燒毀。如果應用於電動機控制時，
機構停止後線圈端仍有電流存在等缺點，而且售價相對較高於傳統繼電器，因此比較未受到廣泛普及。

應用
固態繼電器具有強度高、可耐衝擊且抗震動性強、輸入端驅動電流小，可容易在電腦與數位控制電路上裝置，
廣泛用於電腦外部連結扈裝置、大功率可控矽觸發和工業自動化裝置等。像是恆溫器和電阻爐控制、交流電機控制、
中間繼電器和電磁閥控制、複印機和全自動洗衣機控制、信號燈交通燈和閃爍器控制、
照明和舞檯燈光控制、數控機械遙控系統、自動消防和保安系統等。SSR亦廣泛應用在石油化工、儀器設備、
多種機械、電磁閥控制、數控工具機、娛樂設施等自動化設備。特別適用於潮濕易腐蝕等惡劣環境及頻繁開關。

如何保護SSR
A、過流保護。SSR是半導體功率器件，對溫度變化極為敏感，過流會使SSR損壞，通常使用快速熔斷器。
但要了解它的保護特性，知道其熔斷電流與時間的關係，正確選擇與SSR標稱電流相適應的快熔。

B、加RC吸收迴路。加RC迴路不但有防止過電壓的作用，而且對改善dv/dt有好處。
建議R為20—100Ω，功率為2—5W，C為0.1—0.47uf,耐壓為250—630v.
SSR標稱電流小R取上限100Ω，C取下限0.1uf,反之，R取小值，C取大值。

C、過熱保護
SSR過熱，特性下降，輕則失控重則造成永久性損壞，建議在靠近SSR底板處加裝溫控開關，溫控點在75到80℃.

D、在電感負載中串接電感L。在感應負載里，通常因電流變化率di/dt高而使SSR損壞。
L電感量多大，這要根據體積大小和成本高低而定。

如何選擇SSR的型號規格
主要是選取適當的額定電流的固態繼電器（SSR）除特別說明以外，整流、可控等功率模塊亦然。
根據不同的負載類型來選用SSR的額定電流。阻性負載、感性負載和容性負載在剛起動時瞬時電流較大。
即使是純阻性，由於具有正溫度係數，冷態時電阻值較小，因而有較大的起動電流。
電爐剛接通時電流為穩定時的1.3—1.4倍。白熾燈接通時電流為穩態10倍。
有些金屬鹵化物燈不但開啟時間長達10分鐘，而且有高達100倍穩態時的脈衝電流。
異步電動機起動電流為額定值的5—7倍，直流電機起動電流還要大。不但如此，感性負載還具有較高的反電勢。
這是一個不定值，隨L和di/dt的不同而不同。通常為電源電壓的1—2倍，這樣和電源電壓疊加。有高達三倍的電源電壓。
容性負載具有更大的危險性，因為起動時，由於電容器兩端的電壓不能突變，電容器（負載）相當於短路。
這種負載在選型時更要特別注意。
需要特別指出的是用戶不要將SSR的浪涌電流值作為選擇負載起動電流的依據。
SSR的浪涌電流值是以晶閘管浪涌電流為標準的。它的前提條件是半個（或一個）電源周波。
即10或20ms。而前述啟動過程，少則幾百毫秒、幾分鐘，多則高達10分鐘。

Q：固態繼電器是什麼？
A: 固態繼電器是用分離的電子元器件、集成電路（或晶元）及混合微電路技術結合發展起來的一種具有繼電特性的無觸點式電子開關，
為四端有源器件。其中兩個端子為低電流輸入控制端，另外兩端為高電流輸出受控端，即負載端，中間採用光電隔離，
作為輸入輸出之間電氣隔離。在輸入端加上直流或脈衝信號，輸出端就能從關斷狀態轉變成導通狀態，無信號時就呈阻斷狀態，從而控制較大負載。
但由於這種隔離，繼電器的負載端實際上通過開關電路來供電，所以要啟動繼電器必須在負載端同時提供電壓和負載。
固態繼電器是具有壽命長、可靠性高、開關速度快、電磁干擾小、無雜訊、無火花等特點，可廣泛應用於航天、航海、家電、機床、通訊、化工、煤礦等工業自動化等領域。

Q：與機械繼電器相比，使用SSR有什麼優點呢？
A：很多應用中，需要很快的切換功率元件（從幾瓦到到數千瓦）。
一個很好的例子是溫控系統中的加熱器元件的控制。通過寬脈衝調幅調節輸入系統的加熱，周期地開關固定功率的加熱元件，
從幾秒到幾分鐘。機械式繼電器具有有限的開關次數，因為它們的元件經過幾萬次之後就用壞了。

SSR就沒有這些問題。如果應用得當，可以無限運行。

Q：使用SSR有哪些限制呢？
A：與機械式繼電器相比，SSR的限制非常少。首先，因為SSR是基於半導體的，所以既不能全路導通，又不能全路關斷。
這意味著處於“on”狀態，有電流時，繼電器仍然具有內阻，使繼電器發熱。當處於“off”狀態，繼電器仍然具有少量的泄漏電流，
通常幾毫安。電流泄漏可以用來保持某些負載不會關斷，特別是高阻貳時。另外，SSR對於電壓的瞬變非常敏感，
儘管Opto22的繼電器都具有非常好的瞬變保護，如果繼電器經受足夠次數的衝擊時，也會損壞或降低性能。
這就使得SSR用於驅動大電感機電負載時，例如有些螺線管或電動機時，不是特別理想的。SSR也絕不能應用於某些條件下，
比如安全電源開關，因為即使在off狀態下，也存在泄漏電流。通過SSR的泄漏電流存在，
也可能會出現高電壓。即使繼電器不傳導大電流，開關端也將會“發熱”，因此非常危險。
 
Q：請問您製造多相繼電器嗎？
A：Opto22 僅製造單相SSR。如果需要多相操作，每一相使用一個繼電器。
由於SSR使用的半導體類型的限制，製造多相SSR是不實際的。然而，多相操作可以通過使用多個繼電器來實現。
 
Q：可以將多個SSR並聯起來從而獲得較高的電流等級嗎？
A：不行。沒有辦法能保證兩個或多個繼電器並聯使用時，會同時接通。對於每一個繼電器，
輸出端都需要一個最小的電壓才能起作用。由於光電隔離的特性，觸點實際上是通過開關電路來供電的。
一個繼電器先接通時，第二個繼電器會失去導通電壓，這樣它就不會接通了， 或者至少要等到第一個繼電器不再攜帶很大的電流時才導通。

Q：“過零”導通電路指的是什麼呢？
A：所謂“過零”是指，當加入控制信號，交流電壓過零時，SSR才會變為通態；而當斷開控制信號后，
SSR要等待交流電的正半周與負半周的交界點(零電位) 時，SSR才會變為斷態。
這種設計所產生的EMI/RFI雜訊也非常低，能防止產生高次諧波干擾和對電網的污染。
所以只有在交流電壓的零電位點，AC SSR才會導通（有控制電壓信號）或關斷（無控制電壓信號）。
所有的Opto22 AC SSR都設有過零導通和關斷電路。當AC 電壓為零時，沒有電流流過，這就使得繼電器中的半導體設備安全、容易的通斷。

Q：可以使用AC SSR來控制DC嗎？
A：不行。由於上面所述的過零電路，繼電器將永遠不會導通，即使通了，也關不了。因為DC電壓不可能降到零。

Q：可以使用DC SSR 來控制AC嗎？
A: 不行。用於Opto22 DC SSR的半導體設備是極性的。
當極性反轉，波形改變時，它將關斷或導通。

Q：DC SSR可以用來控制模擬信號嗎？
A:不推薦使用，原因很多。首先，通過繼電器的壓降將會導致信號丟失。
其次，操作電壓和電流較低時，SSR的導通特點是非線性的。使用機械繼電器，效果會更好。

FAQ: SSR故障處理

Q：我的繼電器不起作用了，可能是什麼原因呢？
A：SSR失效有多種原因。多數情況下，不起作用指的是不能接通或關斷。
通常，SSR失效是由於不正確的安裝，因為它們簡單、可靠。如果您的SSR失效了，
首先檢查一下繼電器的操作參數，確保繼電器適用於該系統，並且繼電器安裝正確。導致SSR失效的常見原因有下列三個：
SSR保護不充分。
記住半導體不如簡單的金屬觸點堅固。反相電壓超過繼電器的PRV等級時，將會導致損壞。
開關電路的電壓尖峰，可能是電感的影響，破壞一個或多個內部的開關設備。
大電感負載時，記住要使用減震器、transorb二極體、MOV或整流二極體。

Q：怎樣對SSR進行測試呢？
A：使用測試機械繼電器同樣的方法對SSR進行測試是不可能的。
典型的SSR對於放置在輸出負載端的歐姆表會產生無限大的阻貳。原因很多。首先，SSR需要較小的功率驅動，
功率從放置在負載端的任何電壓源獲取。典型的萬用表不足以提供足夠大的電壓使得繼電器改變狀態。
其次，AC SSR 包含過零電路。除非存在零電位將不會改變狀態。
多數的測試設備將會提供直流電壓，因此繼電器將不會過零，不會改變狀態。
要測試SSR，最好在實際使用的開關電路電壓下進行測試，用來驅動負載，例如一個大的電燈泡。

Q：我有一個SSR用來驅動負載。負載正確導通，但是從來都不關斷，除非我整個關閉繼電器的電源。到底是什麼原因呢？
A：這是當使用高阻貳負載時，通常會出現的問題，例如使用霓虹燈或小螺線管。這樣的負載通常具有相對較大的初始電流，
但是較小的保持電流。結果是通過繼電器的斷開狀態泄漏電流不足以使得負載接通，
但是一旦接通后，就一直保持通態，無法斷開。解決的方法是將一個功率電阻與負載並聯，
使流過該功率電阻的電流是SSR額定最大泄漏電流的8-10倍，要確保該電阻具有足夠高的功率等級。
例如，當SSR負載端採用120VAC時，泄漏電流是5mA時，最好使流過電阻的電流是50mA。根據歐姆定律，
電阻值最好選擇2，400歐姆的。電阻器的耗散功率為6W，所以應該使用7.5W或10W的功率電阻器。

固態繼電器與機械繼電器的區別
 在工控行業中，我們經常會用到固態繼電器和機械繼電器。兩種繼電器都有著其優缺點，
下面我來為大家簡單的介紹一下。
機械繼電器過載能力較強，固態繼電器不允許過載。
機械繼電器因過載能力強，早起失效較少，
因而安全壽命長，輕微失效功能可以恢復。
固態繼電器如果出現過載，容易出現早期失效，固態繼電器一旦出現失效，則為致命失效，功能便不可恢復。
機械繼電器斷開時為物理斷開，不存在漏電電流，而固態繼電器不是物理斷開，存在著漏電電流。容易造成事故。
固態繼電器，由於是無觸點，無可動部件。加上沒有機械組件，因此具有防震，開關速度快等有點，
而且開關次數幾乎是無限的。然而機械繼電器，容易造成火花，且防震能力較低，
並且機械繼電器是有機械組件，因此開關速度慢，機械磨損觸點燒灼，開關次數也是有限的。

SSR常見失效及原因分析
1、繼電器不斷開：
（1） 負載電流大於SSR的額定切換電流，這樣會使繼電器永久短路，此時應使用額定電流較大的SSR。
（2） 在繼電器所處的環境溫度下，對於所承受的電流來說如散熱不良，會損壞輸出半導體器件，
此時應使用較大的或更有效的散熱片。
（3） 線電壓瞬變引起SSR輸出部分穿通，此時應使用額定電壓較高的SSR或提供額外的瞬態保護電路。
（4） 使用的線電壓高於SSR的額定電壓。
2、切斷輸入後SSR才斷開：
在SSR應該斷開的時候，測量輸入電壓，如果測得的電壓低於必須釋放電壓，
表明斷電器的釋放電壓太低，應更換繼電器如果測得的電壓高於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、繼電器不導通
（1） 在繼電器應該導通時，測量輸入電壓，如果該電壓低於必須動作電壓，表明SSR輸入端前面的線路有問題；
如果輸入電壓高於必須動作電壓，查對電源極性並在必要時加以更正。
（2） 測量SSR的輸入電流，如無電流，則SSR開路，該繼電器有故障；如果有電流，
但低於繼電器的動作值，是SSR前面的線路有問題，必須改正。
（3） 檢查SSR的輸入部分，測量SSR輸出兩端的電壓，如果電壓低於1V，
表明繼電器以外的線路或負載開路並應進行修理；如果存在線電壓，則可能是負載短路，使電流過大引起繼電器失效。

繼電器工作不規則
（1） 檢查所有接線是否正確、連接不牢或不正確產生的故障。
（2） 檢查輸入和輸出的引線是否在一起。
（3） 對於非常靈敏的SSR，雜訊也能耦合到輸入端而引起不規則導通。
交流電動機或螺線管負載造成顫動
由於交變的dv/dt問題，SSR可以有半周波動，此時，採用緩衝器是有幫助的。