固态继电器的保护

固态继电器在众多实际使用过程中，很多情况下，经常是由于负载侧绝缘破坏，产生回路短路，导致固态继电器损坏，这是广大电气工程师在设计时需要考虑到，并且经常会碰到的问题。

固态继电器的保护

（1）过电流的保护

固态继电器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品质下降，寿命降低甚至永久性损坏。虽然固态继电器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。因而，过电流的保护是很重要的，过电流的保护方法很多，关键在于反映速度要快。对以可控硅为输出器件的交流固态继电器，由于可控硅需电流过零关断的特性则对于在10Ms（50Hz）以内超过SSR浪涌电流承受值的浪涌电流和短路电流，一般的保护电路是无效的，应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的标称电流值。市售的快速熔断器种类较多，但质量差异较大，请选择时加以注意。

（2）过电压的保护

当负载为感性或容性时，很可能产生大于固态继电器所能承受的瞬态电压（阻断电压）和电压上升率（dv/dt）。若保护措施不当或响应不灵敏，不仅会造成固态继电器失控，严重时还可能烧毁固态继电器或设备。因此，过电压的保护是必须的。普遍的应用是外加瞬态抑制（RC吸收）电路和电压钳位电路（双向稳压二极管、压敏电阻）。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有关参数和环境条件，认真计算和实验RC回路的选值。若满足不了，应再并联一个RC回路和压敏保护电路。在一般情况下，RC吸收回路可以有效地抑制加至固态继电器的瞬态电压和电压指数上升率（dv/dt），压敏电阻保护电路可以吸收宽脉冲的过电压。RC吸收回路的RC值选择要经过计算和验证。经验的选择（仅供参考）是电阻在27-150欧姆、功率为2-5瓦之间，电容容量在0.01-1uf、耐压在250-500VAC之间，（例：R=51欧/2W，C=0.2uF/500VAC）精确值应在实验后确定。注意不要发生振荡。压敏电阻的选择同样要经过认真的计算和验证。一般情况下（仅供参考），在220VAC电路里使用标称470-680V、ø12-16的，在380VAC电路里使用标称780-1000V、ø12-16的。

（3）过热保护

如固态继电器过热，轻则失控，重则造成永久性损坏，建议加装过热保护措施，通常的做法是保证固态继电器的底板处温度不超过75-80℃。一般的温度保护电路就可以达到目的，比较经济实惠的是在散热器上靠近SSR底板处安装温控开关，温升达到限定温度时切断SSR输入信号。

固态继电器工作时，在其内部芯片上存在一定的功率损耗，这个损耗功率主要由固态继电器输出电压降与负载电流乘积决定，以发热的形式消耗掉。因此散热的好坏直接影响到固态继电器工作的可靠性，优良的热学设计可避免由于散热不良造成的失败和损坏。

一般而言，负载电流小于5A的固态继电器，利用空气对流散热即可。要求安装在有良好对流环境、两个固态继电器间距离大于一个固态继电器的宽度。电流大于10A的固态继电器应加装散热器，对于负载电流大于40A的固态继电器，根据设计体积大小，必要时要使用风冷或水冷。

3、固态继电器的应用热设计和散热器的选择

固态继电器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固态继电器的最大负载电流和允许的最高工作环境温度值，是影响固态继电器可靠工作的重要因素之一。所以，我们应重视固态继电器的应用热设计和散热器的选择，使固态继电器稳定可靠的工作，避免由于散热不良而造成的固态继电器的失效和损坏。

一般而言，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，但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的固态继电器使用合适的散热器是必不可少的，必要时还要进行风冷（风冷风速6米/秒）或水冷。良好的散热条件对于固态继电器的可靠工作是十分重要的。产品手册中一般都会给用户提供工作电流、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，供使用时参考。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。

交流固态继电器的保护措施

1、固态继电器电压等级的选取及过压保护

当加在固态继电器交流两端的电压峰值超过交流固态继电器所能承受的最高电压峰值时，固态继电器内的元件便会被电压击穿而造成交流固态继电器损坏，选取合适的电压等级和并联压敏电阻可以较好地保护交流固态继电器。

a、交流负载为220v的阻性负载时可选取220v电压等级的交流固态继电器。

b、交流负载为220v的感性负载或交流负载为380v的阻性负载时可选取380v电压等级的交流固态继电器。

c、交流负载为380v的感性负载时可选取480v电压等级的交流固态继电器（480v等级的交流固态继电器还具有更高的静态dv/dt指标）；其他要求特殊、可靠性要求高的场合如电力补偿电容器切换、电动机正反转等均须选取480v电压等级的交流固态继电器。

d、交流负载的电压小于100vac以下场合时，选择固态继电器最好向我公司咨询定制。交流固态继电器过压的保护：除交流固态继电器内部本身有rc吸收回路保护外，还可以采取并联金属氧化物压敏电阻（mov），mov面积大小决定吸收功率，mov的厚度决定保护电压值。一般220v系列交流固态继电器可选取500v-600v的压敏电阻，380v系列交流固态继电器可选取800v-900v的压敏电阻，480v系列交流固态继电器可选取1000v-1100v的压敏电阻。

2、固态继电器电流等级的选取及过流保护

过流（最严重的情况为负载短路）是造成交流固态继电器内部输出可控硅永久性损坏的最主要原因。快速熔断器和空气开关是过流保护方法之一，小容量交流固态继电器也可选用保险丝；许多负载在接通瞬间会产生很大的浪涌电流，由于散热不及，浪涌电流与过流一样也是造成交流固态继电器内部输出可控硅损坏的最主要原因之一。因此选取固态继电器时，保证一定的电流余量是极其重要的。

a、阻性负载时，选取交流固态继电器的电流等级宜大于等于2倍的负载额定电流。

b、负载为交流电动机时，选取交流固态继电器的电流等级须大于等于6-7倍的电动机额定电流。

c、交流电磁铁、中间继电器线保、电感线圈等负载时，选取交流固态继电器的电流等级宜大于等于4倍的负载额定电流，变压器时要求大于等于5倍变压器初级额定电流，特种感性、容性负载则应根据实际经验还须放大交流固态继电器的电流余量。

d、电力补偿电容器类负载时，选取交流固态继电器的电流等级须大于5倍的负载额定电流。

3、交流固态继电器的发热与散热

单相交流固态继电器在导通时的最大发热量按实际工作电流×1.5w/a来计算，在散热设计时，应考虑到环境温度，通风条件（自然冷却、风扇冷却）及交流固态继电器安装密度等因素。固态继电器与散热器安装面间须涂一薄层导热硅脂。

交流固态继电器产生于70年代，其封装形式也与传统电磁继电器基本相同，由于它的无触点工作特性，使其在许多领域的电控及计算机控制方面得到日益广范的应用。