固态继电器（Solid State Relays，缩写SSR）是一种由分离元器件、膜固定电阻和芯片构成的无触点电子开关，内部无任何可动的机械部件。它主要应用在空调器室内机风扇电路。常见的固态继电器实物如图2-67所示，在制冷设备维修行业通常被俗称为光耦、可控硅。

图2-67 固态继电器实物

1.固态继电器的特点

固态继电器（SSR）的特点：一是输入控制电压低（1～14V），驱动电流小（3～15mA），输入控制电压与TTL、DTL、HTL电平兼容，直流或脉冲电压均能作输入控制电压；二是输出与输入之间采用光电耦合器隔离，可实现在以弱控强的同时，做到强电与弱电的完全隔离，两部分之间的安全绝缘电压大于2kV；三是输出无触点、无噪声、无火花、开关速度快；四是输出部分内部一般含有RC过电压吸收电路，以防止瞬间过电压而损坏固态继电器；五是过零触发型固态继电器对外界的干扰非常小；六是采用环氧树脂全灌封装，具有防尘、耐湿、寿命长等优点。因此，SSR已广泛应用在各个领域，不仅可以用于红外灯管、加热管、照明灯、电动机、电磁阀等负载的供电控制，而且还应用到电磁继电器无法应用的单片机控制等领域，最终将逐步替代电磁继电器。

2.固态继电器的构成

固态继电器主要由输入（控制）系统、驱动电路、输出（负载控制）电路、外壳和引脚构成。

（1）输入电路

输入电路是为输入控制信号提供的回路，使之成为固态继电器的触发信号源。固态继电器的输入电路多为直流输入，个别的为交流输入。直流输入又分为阻性输入和恒流输入。阻性输入电路的输入控制电流随输入电压呈线性正向变化，恒流输入电路在输入电压达到预置值后，输入控制电流不再随电压的升高而明显增大，输入电压范围较宽。

（2）驱动电路

驱动电路包括隔离耦合电路、功能电路和触发电路三部分。隔离耦合电路目前多采用光电耦合器。常用的光电耦合器有发光二极管—光敏三极管、发光二极管—光晶闸管、发光二极管—光敏二极管阵列等。功能电路包括检波整流、零点检测、放大、加速、保护等电路。触发电路的作用是给输出器件提供触发信号。

（3）输出电路

输出电路是在触发信号的控制下，实现对负载电流的通断转换。输出电路主要由输出器件和起瞬态抑制作用的吸收回路组成，有的还包括反馈电路。目前，各种固态继电器使用的输出器件主要有晶体三极管、单向晶闸管、双向晶闸管、MOS场效应晶体管、绝缘栅型双极晶体管（IGBT）等。

3.固态继电器的分类

固态继电器按输出方式可分为直流型固态继电器（DCSSR）、交流型固态继电器（AC_- SSR）两种；按开、关形式可分为常开型和常闭型两种；按输入方式分有电阻限流直流、恒流直流和交流等类型；按输出额定电压分有（220～380V）交流电压及（30～180V）直流电压两种；按隔离形式可分为混合型、变压器隔离型和光电隔离型等多种。其中，以光电隔离型应用的最多。典型的固态继电器电路符号如图2-68所示。

图2-68 固态继电器电路符号

提示

目前，DCSSR的输出器件主要使用大功率三极管、大功率场效应晶体管、IGBT等；ACSSR的控制器件主要使用单向晶闸管、双向晶闸管器件。(www.daowen.com)

提示

ACSSR按触发方式又分为过零触发型和随机导通型两种。其中，过零触发型SSR是当控制信号输入后，在交流电源经过零电压附近时导通，不仅干扰小，而且导通瞬间的功耗小。随机导通型SSR则是在交流电源的任一相位上导通或关断，因此在导通瞬间可能产生较大的干扰，并且它内部的晶闸管容易因功耗大而损坏。ACSSR按采用的输出器件不同，分为双向晶闸管普通型和单向晶闸管反并联增强型两种。空调器采用的固态继电器都是普通型的。

4.固态继电器的基本原理

由于空调器仅使用过零型交流固态继电器（ACSSR），所以这里仅介绍它的工作原理，而不介绍直流固态继电器。

典型的过零触发型ACSSR内部结构如图2-69所示。①、②脚是输入端，③、④脚是输出端。R9为限流电阻，VD1是防止反向供电损坏光电耦合器IC1而设置的保护管，IC1将输入与输出电路进行隔离，VT1构成非门倒相，R4、R5、VT2和单向晶闸管VS1组成过零检测电路，VD2～VD5构成整流桥，为VT1、VT2、VS1和IC1等电路供电，由VS1和VD2、VD3为双向晶闸管VS2提供开启的双向触发脉冲，R3、R7为分流电阻，分别用来保护VS1和VS2，R8和C1组成浪涌吸收网络，以吸收电源中带有的尖峰电压或浪涌电流，防止给VS2带来冲击或干扰。

图2-69 交流固态继电器内部结构

当SSR接入电路后，220V市电电压通过负载RL构成的回路，加到SSR的③、④脚上，经R6、R7限流，再经VD2～VD5桥式整流产生脉动电压U₁，U₁除了为IC1、VT1、VT2、VS1供电，还通过电阻取样后为VT1、VT2提供偏置电压。当SSR的①、②脚无电压信号输入时，光电耦合器IC1内的发光管不发光，使它内部的光敏管因无光照而截止，U₁通过R1限流使VT1导通，致使晶闸管VS1因无触发电压而截止，进而使双向晶闸管VS2因G极无触发电压而截止，SSR处于关闭状态。当SSR的①、②脚有信号输入后，通过R9使IC1内的发光管发光，它内部的光敏管导通，VT1因b极没有电压输入而截止，VT1不再对VS1的G极电位进行控制。此时，若市电电压较高，使U₁电压超过25V时，通过R4、R5取样后的电压超过0.6V，使VT2导通，VS1的G极仍然没有触发电压输入，VS1仍截止，从而避免市电高时导通可能因功耗大而损坏。只有当市电电压接近过零区域，使U₁电压在10～25V的范围后，经R4和R5分压产生的电压不足0.6V，使VT2截止，于是U₁通过R2、R3分压产生0.7V电压使VS1触发导通。VS1导通后，220V市电电压通过R6、VD2、VS1、VD4构成的回路触发VS2导通，为负载提供220V的交流供电，从而实现了过零触发控制。由于U₁电压低于10V后，VS1可能因触发电压太低而不能被触发导通，导致VS2截止，所以说过零触发实际上与220V市电的幅值相比可近似看作“零”而已。

当①、②脚的电压信号消失后，IC1内的发光二极管和光敏三极管截止，VT1导通，使VS1截止，但此时VS2仍保持导通，直到负载电流随市电减小到不能维持VS2导通后VS2截止，SSR进入关断状态。

提示

在SSR关断期间，虽然220V电压通过负载RL、R6、R7、VD2～VD5构成回路，但由于RL、R6、R7的阻值较大，只有微弱的电流流过RL，所以RL不工作。

5.固态继电器的检测

（1）好坏的检测

检测固态继电器时，首先测它的两个输入脚间的阻值，正向测量有通阻值、反向测量为无穷大，而测量它的两个输出脚间的正、反向阻值均为无穷大。否则，说明它损坏。

（2）输入电流和带载能力的检测

如图2-70所示，将直流稳压电源和万用表的50mA电流挡、2.2kΩ的可调电阻RP、SP2210型固态继电器（SSR）的输入端引脚组成串联回路，再将SP2210的输出端与60W的白炽灯和220V市电构成回路。随后，将RP调整到最大，打开直流稳压器的电源开关，调整直流稳压器的输出电压旋钮，使输出电压电压为5V，此时白炽灯不应发光，调整RP使白炽灯发光并且亮度逐渐增大，说明SP2210正常，若白炽灯不能发光，或调整RP时白炽灯不能亮暗变化，说明SP2210损坏。

图2-70 固态继电器供电后检测示意图