中心議題：

• 固態(tài)繼電器的特點(diǎn)
• 如何正確使用固態(tài)繼電器

解決方案：

• 充分了解固態(tài)繼電器與傳統(tǒng)繼電器的不同
• 要求在關(guān)斷狀態(tài)沒(méi)有泄漏電流的應(yīng)用最好使用電磁繼電器
• 固態(tài)繼電器象征著無(wú)失效工作次數(shù)有了數(shù)量級(jí)的改善
• 固態(tài)繼電器適應(yīng)表面安裝生產(chǎn)，且比電磁繼電器更小、更輕，占據(jù)空間更少

固態(tài)繼電器可提供與電磁繼電器同樣的基本功能，但它們實(shí)際上是很不相同的器件，電磁繼電器使用物理觸點(diǎn)，而固態(tài)繼電器采用半導(dǎo)體器件來(lái)完成通斷任務(wù)。在固態(tài)繼電器中，沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件或觸點(diǎn)存在。

因此，兩種類型的繼電器的特性和設(shè)計(jì)也不相同。過(guò)去采用電磁繼電器的設(shè)計(jì)師將會(huì)發(fā)現(xiàn)固態(tài)繼電器的規(guī)范與傳統(tǒng)的繼電器理論和實(shí)踐有沖突。但是，只要遵循幾個(gè)簡(jiǎn)單的原則，就可以順利地實(shí)現(xiàn)從電磁繼電器到固態(tài)繼電器的過(guò)渡

今天，當(dāng)外行人看來(lái)幾乎所有電氣產(chǎn)品都是“固態(tài)”的時(shí)候，靠對(duì)線圈施加電壓使得器件從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N狀態(tài)顯得有點(diǎn)過(guò)時(shí)了。但如果這的確是真的，就不會(huì)每年售出數(shù)以百萬(wàn)只計(jì)的電磁繼電器用于各種不同的用途了。

對(duì)設(shè)計(jì)師而言，電磁繼電器較固態(tài)繼電器的普及率高的一個(gè)原因是其內(nèi)在的高隔離，高隔離對(duì)諸如通訊設(shè)備的應(yīng)用尤為重要。如此高的隔離要求今天只有幾種固態(tài)開(kāi)關(guān)才能達(dá)到，主要是使用MOSFET開(kāi)關(guān)晶體管的器件。

此外，要求在關(guān)斷狀態(tài)沒(méi)有泄漏電流的應(yīng)用最好使用電磁繼電器，因?yàn)樗械墓虘B(tài)繼電器都有少許內(nèi)在的漏電流。電磁繼電器沒(méi)有漏電流，因?yàn)楫?dāng)觸點(diǎn)打開(kāi)時(shí)，電流無(wú)法從一個(gè)觸點(diǎn)傳遞到另一個(gè)觸點(diǎn)。像儀器和測(cè)試之類的應(yīng)用是漏電流在任何情況下都不允許的實(shí)例。然而，大多數(shù)的繼電器應(yīng)用允許在固態(tài)繼電器中有微量的漏電流。

固態(tài)繼電器使用半導(dǎo)體執(zhí)行實(shí)際的切換，而不是觸點(diǎn)從一個(gè)位置到另一個(gè)位置的物理運(yùn)動(dòng)。因此，固態(tài)繼電器關(guān)鍵的技術(shù)要求與對(duì)電磁繼電器關(guān)鍵的技術(shù)要求很不相同。固態(tài)繼電器取消了許多傳統(tǒng)電磁繼電器中的技術(shù)要求。例如，觸點(diǎn)材料、觸點(diǎn)回跳和初始接觸電阻不再適用。

在典型的MOS LED型固態(tài)繼電器中，加在輸入端的信號(hào)使電流流過(guò)一只LED，LED發(fā)光照射一只光二極管，光二極管反過(guò)來(lái)產(chǎn)生一個(gè)與收到的光通量成正比的電壓。該電壓加到繼電器內(nèi)的一個(gè)控制電路上，使MOSFET上的柵極充電。當(dāng)該電壓上升到器件的觸發(fā)門(mén)限時(shí)，MOSFET切換到導(dǎo)通狀態(tài)，接通負(fù)載。這種繼電器的隔離度高，因?yàn)樵贚ED輸入端和產(chǎn)品的輸出端之間沒(méi)有物理聯(lián)系。其它類型的固態(tài)繼電器使用一只光耦合的SCR或三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)元件作為輸出器件。

就可靠性而言，固態(tài)繼電器象征著無(wú)失效工作次數(shù)有了數(shù)量級(jí)的改善。事實(shí)上，固態(tài)繼電器可以比安裝它們的設(shè)備更為耐久，只要它們?cè)陔娐分械脑O(shè)計(jì)是正確的并且不超過(guò)最大額定值。其結(jié)果，固態(tài)繼電器甚至正在用于傳統(tǒng)的電磁繼電器的強(qiáng)項(xiàng)，如自動(dòng)測(cè)試設(shè)備和PC板測(cè)試方面。

固態(tài)繼電器毫無(wú)疑問(wèn)地是當(dāng)前和未來(lái)的小型便攜計(jì)算和通訊設(shè)備的必然選擇。這是因?yàn)樗鼈冞m應(yīng)了表面安裝生產(chǎn)而且比電磁繼電器更小、更輕，占據(jù)空間更少。例如PCMEIA接口就不允許任何高外形的器件，因?yàn)槠湫螤钍呛鼙〉摹?/p>

固態(tài)繼電器可以提供高達(dá)5KVdc的I/O隔離，并可控制0.05A80V水平的信號(hào)，并可處理高達(dá)4A的負(fù)載。它們的切換速度可高達(dá)納秒級(jí)，并且無(wú)噪聲。其性能不像電磁繼電器那樣，可保持在器件的壽命期內(nèi)不變化，這都是由于沒(méi)有運(yùn)動(dòng)和接觸部件不存在磨損的緣故。

電磁繼電器和固態(tài)繼電器的明顯差別之一是電磁繼電器給電路增加的電阻。由于電磁繼電器存在物理觸點(diǎn)，故其增加的電阻一般在毫歐的范圍。這一特點(diǎn)在許多應(yīng)用中很有用，因?yàn)榇蟮慕佑|電阻可以淹沒(méi)低電平信號(hào)。

雖然固態(tài)繼電器沒(méi)有接觸電阻，但它們的確具有“導(dǎo)通電阻”，其導(dǎo)通電阻可高達(dá)100Ω。這在某些應(yīng)用中是一個(gè)缺點(diǎn)，但是總的來(lái)說(shuō)，導(dǎo)通電阻在繼電器的壽命期內(nèi)極其穩(wěn)定，并且不會(huì)像電磁繼電器那樣發(fā)生變化。換句話說(shuō)，如果設(shè)計(jì)上能允許較高的導(dǎo)通電阻，則固態(tài)繼電器對(duì)設(shè)計(jì)工程師是一個(gè)很有用處的可行的抉擇。對(duì)于某一族的通用繼電器，當(dāng)最大工作電壓降低時(shí)，導(dǎo)通電阻也降低。然而，使用具有較低工作電壓的繼電器并不是降低導(dǎo)通電阻的唯一方式。有的繼電器可在任何給定電壓下都具有比通用繼電器低的導(dǎo)通電阻。但這些型號(hào)一般是以較高的輸出電容為代價(jià)。

如果應(yīng)用要求切換高頻信號(hào)，應(yīng)該使用具有低輸出電容的繼電器。這些產(chǎn)品具有切換速度高的優(yōu)點(diǎn)，通常是繼電器族中速度最高的。

當(dāng)需要將多只繼電器并聯(lián)時(shí)，斷態(tài)漏電流就是一個(gè)重要的參數(shù)。因?yàn)樗械墓虘B(tài)繼電器都允許在斷態(tài)有一些漏電流，故總的漏電流就會(huì)很大，即使由每只繼電器貢獻(xiàn)的漏電流很小。

當(dāng)要用像熱電偶之類測(cè)量非常小的信號(hào)時(shí)，漏電流這個(gè)參數(shù)極其重要。例如通用繼電器的漏電流大約是1μA。如果將50個(gè)電路并聯(lián)，將產(chǎn)生50μA的總的漏電流。如果必須切換的電流是500μA，那么漏電流與信號(hào)電平的比是1∶10，這在某些場(chǎng)合下是不能接受的。如果選擇漏電流為10nA的繼電器，則總的漏電流為500nA(0.5μA)，即比為1000∶1。當(dāng)用多個(gè)繼電器并聯(lián)切換小信號(hào)時(shí)，有必要規(guī)定固態(tài)繼電器的漏電流盡可能最低。現(xiàn)有的繼電器的漏電流達(dá)微微安(10－12A)的范圍，完全可以忽略不計(jì)，甚至當(dāng)多個(gè)繼電器并聯(lián)起來(lái)排列時(shí)。

輸入靈敏度，即驅(qū)動(dòng)繼電器所需的電流，規(guī)定的范圍可以很寬，從大概3mA低到0.5mA。該參數(shù)對(duì)電源的要求苛刻的應(yīng)用，例如用電池工作的電腦和通訊設(shè)備是個(gè)關(guān)鍵。雖然采用較靈敏的光傳感器的繼電器比通用繼電器更為昂貴，但它們工作所需的電流大為減少，從而使終端產(chǎn)品的性能更佳。

最后，正像對(duì)于任何半導(dǎo)體類的器件那樣，在確定繼電器參數(shù)時(shí)保守一些極其重要，須記住有可能在應(yīng)用中遇到最大電壓和電流。公認(rèn)為明智的辦法是所要求的繼電器特性應(yīng)超過(guò)會(huì)遇到的電壓和電流值。

總之，只有少數(shù)的電磁繼電器的傳統(tǒng)參數(shù)亦適用于固態(tài)繼電器。反之，固態(tài)繼電器有其獨(dú)特的要求，當(dāng)這些要求被適當(dāng)滿足時(shí)，可使一個(gè)給定的電路設(shè)計(jì)充分利用半導(dǎo)體解決方案所能提供的優(yōu)點(diǎn)。僅就可靠性而言，固態(tài)繼電器在工作壽命方面提供了巨大的改善機(jī)會(huì)，加上其他內(nèi)在的優(yōu)點(diǎn)，使得這種器件成為愈來(lái)愈多應(yīng)用的首選。