固態(tài)繼電器的優(yōu)點(diǎn)和五個(gè)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(qiáng)。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(gè)相當(dāng)復(fù)雜的設(shè)備，但它的目的很簡單-在通電時(shí)激活單個(gè)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(yùn)行。

固態(tài)繼電器的基本結(jié)構(gòu)由一個(gè)帶有兩個(gè)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(gè)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(shí)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(lì)使用固態(tài)控制的第一個(gè)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(gè)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(shí)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(shí)，我測量的輸入功率在75伏時(shí)為5mW，在360伏時(shí)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(gè)主要好處是使用壽命長。由于它們不包含移動(dòng)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(shí)。

據(jù)說，當(dāng)負(fù)載使用額定功率的21%時(shí)，快達(dá)直流輸出繼電器的使用時(shí)間超過2400萬小時(shí)（50年）。實(shí)際上，沒有臺式設(shè)備可以驗(yàn)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(gè)開關(guān)最少500，000個(gè)開關(guān)，每個(gè)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(gè)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?yàn)榇蜷_和關(guān)閉觸點(diǎn)需要時(shí)間。由于沒有移動(dòng)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(shí)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(gè)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(qiáng)度的提高值

固態(tài)繼電器的第四個(gè)優(yōu)點(diǎn)是輸入控制和輸出觸點(diǎn)之間的介電強(qiáng)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(gè)輸入端子和兩個(gè)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(qiáng)度。雖然這看起來像是一個(gè)不合理的高電壓，但請記住，電機(jī)等電感設(shè)備在斷電時(shí)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(gè)也是最后一個(gè)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(shí)，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(yùn)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(gè)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(gè)負(fù)載設(shè)備進(jìn)行非常精確的高速開關(guān)時(shí)，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