固態(tài)繼電器的優(yōu)點和五個關(guān)鍵優(yōu)勢，現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)因二極管、晶體管和晶閘管等固態(tài)器件的發(fā)明而得到極大的增強。對于加熱器和電機(jī)等大負(fù)載設(shè)備，固態(tài)繼電器可能比傳統(tǒng)的機(jī)械繼電器具有巨大的優(yōu)勢。

雖然并非適用于所有情況，但它們具有許多吸引人的好處和一些占據(jù)上風(fēng)的關(guān)鍵情況。

固態(tài)繼電器是一個相當(dāng)復(fù)雜的設(shè)備，但它的目的很簡單-在通電時激活單個輸出負(fù)載。它們在工作中高效且有效，在某些情況下，允許非常大的負(fù)載以非常精確的控制電壓運行。

固態(tài)繼電器的基本結(jié)構(gòu)由一個帶有兩個端子的控制（輸入）側(cè)組成。施加到這些輸入端子的電壓激活內(nèi)部LED，并與限流電阻配對以進(jìn)行保護(hù)，通常允許大約10-20mA的輸入用于LED激活。

輸入電壓可以采用低壓直流、低壓交流和線電壓交流的范圍，但每個電壓是不同的繼電器型號。來自LED的光照射到光敏晶體管或晶閘管（通常是SCR，TRIAC）。這允許它分別控制直流負(fù)載或交流負(fù)載，但不能同時控制兩者。

固態(tài)繼電器的五大優(yōu)勢
固態(tài)繼電器并非適用于所有情況，并且它們并非在所有情況下都可以直接替代機(jī)械繼電器。但是，有一些關(guān)鍵優(yōu)勢可能會使天平傾向于選擇固態(tài)來控制負(fù)載設(shè)備。

更低的功耗
鼓勵使用固態(tài)控制的第一個因素是為其供電所需的較低功耗。固態(tài)繼電器的激活是帶有集成限流電阻的內(nèi)部LED，因此整個控制電路僅使用幾毫安。

固態(tài)繼電器的臺架測試顯示，15伏時的電流輸入為24mA，功耗為360mW，輸入電阻為1.6kΩ。

當(dāng)我最近將電源和電流表連接到快達(dá)DC60S3固態(tài)繼電器時，我測量的輸入功率在75伏時為5mW，在360伏時為24mW。相比之下，安裝在PCB上的小型Schrack機(jī)械5伏繼電器消耗約400mW的功率，這是5倍以上，經(jīng)過測試的Magnecraft24伏冰塊繼電器使用1.44W，大約高出4倍。

確保較長的使用壽命

使用固態(tài)繼電器的下一個主要好處是使用壽命長。由于它們不包含移動部件，因此不會像機(jī)械設(shè)備那樣發(fā)生機(jī)械疲勞失效。這樣可以延長使用壽命并降低更換成本，尤其是當(dāng)它們以更高的頻率切換時。

據(jù)說，當(dāng)負(fù)載使用額定功率的21%時，快達(dá)直流輸出繼電器的使用時間超過2400萬小時（50年）。實際上，沒有臺式設(shè)備可以驗證此額定值。相比之下，機(jī)械繼電器基于其使用壽命內(nèi)的開關(guān)周期數(shù)。

特定Omron24伏繼電器的數(shù)據(jù)表指出，每個開關(guān)最少500，000個開關(guān)，每個開關(guān)的速率為2秒。

固態(tài)繼電器，采用單列直插式封裝PCB安裝方式。

開關(guān)速度快

第三個主要優(yōu)勢，特別是對于直流輸出繼電器，是極快的開關(guān)速度。機(jī)械繼電器的速度或開關(guān)頻率受到限制，因為打開和關(guān)閉觸點需要時間。由于沒有移動部件，固態(tài)速度更快。

在這些直流負(fù)載中，它可用于改變占空比并將脈寬調(diào)制（PWM）控制信號發(fā)送到大負(fù)載器件，以及僅使用晶體管無法實現(xiàn)的電氣隔離。

快達(dá)固態(tài)繼電器的允許脈寬調(diào)制頻率超過1kHz（每秒1000個開關(guān)），盡管該頻率限制會隨著負(fù)載電流的增加而降低。

相比之下，歐姆龍24伏繼電器的絕對最大可能開關(guān)頻率為5Hz（每秒5次開關(guān)）。在這種緩慢的速度下，不可能保持對發(fā)送到負(fù)載設(shè)備的平均電壓的精確控制。

介電強度的提高值

固態(tài)繼電器的第四個優(yōu)點是輸入控制和輸出觸點之間的介電強度或抗電弧電阻值更高。

使用繼電器而不是大電流晶體管的原因之一是兩個輸入端子和兩個輸出端子之間存在絕對隔離。這種隔離意味著，如果大的電壓浪涌影響負(fù)載端子，控制設(shè)備將完全不受影響。

一組PCB安裝固態(tài)繼電器在電源板上。

固態(tài)繼電器的電位電壓電阻可能高達(dá)4，000或5，000伏。但是，機(jī)械繼電器可能僅具有抵抗高達(dá)2，000或3，000伏電壓的介電強度。雖然這看起來像是一個不合理的高電壓，但請記住，電機(jī)等電感設(shè)備在斷電時會產(chǎn)生比其工作電壓高許多倍的反向電壓。

阻性輸入

最后，使用固態(tài)器件的第五個也是最后一個吸引力是輸入是純電阻性的，而不是機(jī)械繼電器的感性負(fù)載。產(chǎn)生磁場的基于線圈的設(shè)備會遭受反向產(chǎn)生的電壓，當(dāng)控制電壓突然被移除時，稱為“反激”。這種大電壓對敏感控制可能是致命的，并導(dǎo)致發(fā)生電弧。

固態(tài)繼電器的后視圖顯示了要安裝在散熱器上的大金屬焊盤-這將消散大負(fù)載電流產(chǎn)生的熱量。

幸運的是，電感反激式的解決方案相當(dāng)簡單-將反極性的二極管與線圈并聯(lián)。因此，這個問題絕不是無法解決的，并且可能并不總是有足夠的論據(jù)來使用固態(tài)繼電器。

當(dāng)只需要一個負(fù)載設(shè)備進(jìn)行非常精確的高速開關(guān)時，固態(tài)繼電器是首選。它們效率高，使用壽命長，是這些操作環(huán)境的理想設(shè)備。

審核編輯黃宇