介紹

接通電阻是在其輸出端使用mosfet的固態繼電器的一個重要規范。一般來說，較低的接通電阻額定值將允許更高的接觸電流額定值。HSSR-8060和HSSR-8400是單極的，常開的，固態繼電器(SSR)，電阻極低。每個SSR由一個高壓電路組成，與一個發光二極管(LED)光學耦合。當控制電流流過SSR的輸入端子時，LED發出光到光電二極管陣列上。如圖1所示，光電二極管陣列產生足夠的電壓和電流來操作FET驅動電路，也驅動柵到源電壓高于兩個輸出FET的閾值。

特征總結

HSSR-8060/8400封裝在一個6針的DIP中，但只使用了5個針。針腳1和針腳2分別是輸入LED的陽極和陰極。位于SSR輸出側的引腳4、5和6可以配置為連接A或連接B，如圖2所示。對于連接A，SSR輸出處的信號可以具有正極性或負極性。這意味著SSR可以通過交流或直流信號。對于連接B，SSR輸出處的信號必須具有如圖2b所示的極性。在這種配置中，引腳4和6被綁在一起，SSR只能控制直流信號。使用連接B的優點是，它將兩個輸出fet彼此并行放置，而不是串聯放置。

圖1.HSSR-8060/8400的電路圖。

圖2. HSSR-8060/8400的示意圖

這種配置顯著降低了SSR的輸出上電阻，并將其輸出電流能力提高了兩倍。圖2還定義了SSR的輸入端的極性。HSSR-8060/8400以最小輸入電流接通(其觸點閉合)，如果，在一個典型的正向電壓下為5 mA，vf，1.6 V。在較高電流下運行會使觸點更快關閉。SSR關閉(其聯系人打開)vf等于0.8 V。

HSSR-8060和HSSR-8400都保證了輸入到輸出的絕緣電壓額定值為2500 Vac，1分鐘。此外，HSSR-8060在60V時的輸出瞬態抑制功率為1000V/μs，而HSSR-8400在100 V時的輸出瞬態抑制功率為1000V/μs。在1000 V時，兩個SSRs的輸入到輸出瞬態抑制規格均為2500V/μs 。

HSSR-8060在室溫下的輸出耐壓電壓為60 V。如果如連接A所示使用SSR傳遞交流信號，則60 V是應通過輸出觸點施加的峰值正或負電壓的最大量。HSSR-8060的特點是其低電阻，R(上)，輸出電流能力大，io.在室溫下，使用連接A時，HSSR-8060的最大接通電阻為0.7W，平均輸出電流額定電流為0.75 A。使用連接B，接通電阻降低到0.2 W，平均輸出電流額定值增加到1.5A。如數據表中提到的，HSSR-8060和HSSR-8400的接通電阻規范是指當脈沖電流信號施加到輸出引腳時通過輸出觸點測量的電阻。使用脈沖信號(≤30 ms)意味著每個結的溫度等于環境溫度和情況溫度。

HSSR-8400在室溫下的輸出耐壓電壓為400 V。如果如連接A所示使用SSR傳遞交流信號，則400 V是應通過輸出觸點施加的峰值正或負電壓的最大量。與HSSR-8060類似，HSSR-8400具有較低的電阻和較大的輸出電流額定值。在室溫下，最大接通電阻值為10 W，平均輸出電流能力為0.15 A。對于連接B，最大接通電阻為2.5W，平均輸出電流額定值增加到0.3 A。

機電繼電器(EMR)的輸出電流額定值通常受到其在打開時中斷該電流的能力的限制。另一方面，HSSR-8060/8400的輸出額定電流受到其MOSFETs所能承受的最高結溫度(125°C)的限制。這個結溫度是接通電阻、負載電流、熱阻和環境溫度。隨著結溫度的升高，接通電阻也會升高。為了限制更高情況和環境溫度下的功耗，輸出額定電流。對于SSR規范來說，包含這種降級效應是很重要的。HSSR-8060和HSSR-8400的數據表都包括顯示溫度對輸出電流額定值的影響的圖表，io.如果這些SSR在這些電流降額圖上所示的“安全運行區域”內運行，則相應的“功率與溫度”圖說明了SSR耗散的最大功率量。在此區域內的操作確保穩態結溫度保持在以下125° C.

圖3。HSSR-8060輸出電流降額圖。

最大信號頻率

當使用HSSR-8060/ 8400來控制交流信號時，該信號的最大頻率可能會受到斷電容的限制，C(關閉)，繼電器。斷電容與電壓有關，并被指定為HSSR 8060典型的135 pF和HSSR-8400典型的HSSR-8400典型的60 pF伺服= 25 V.這兩個ssr的數據表包括典型的輸出電容與輸出電壓的圖表。除斷電容外，最大信號頻率還取決于負載阻抗、電路配置和設計者所要求的衰減量。衰減是指通過觸點處于OFF狀態相對于ON狀態的信號量。例如，-40 dB的衰減意味著在其關閉狀態下通過觸點的電流將比在其開啟狀態下通過觸點的電流小一百倍。

為了進行比較，典型的ssr被配置為簡單的串聯開關，并在室溫下測試了最大的信號頻率。每個SSR都用一個負載電阻進行測試，rl=為100 W，還有一個輸出的正弦波，伺服= 1 Vp-p.獲得-40 dB的信號衰減的最大信號頻率如下：HSSR-8060: 40 kHz、HSSR-8400: 65 kHz、HSSR-8200: 2800 kHz

這意味著相同數量的信號將通過觸點。如圖4所示，信號頻率每降低10年，信號振幅就會降低20 dB。當SSR關閉時，需要-40 dB衰減的設計者必須具有比中斷頻率低至少20年的最大信號頻率。例如，對于負載電阻RL為1 kW，C(關)為200 pF，斷開頻率約為800 kHz。如果當繼電器關閉時，設計器要求至少-40 dB的衰減，則最大信號頻率比800 kHz或8 kHz低20年。

圖4(a)簡單的串聯頻率響應。

圖4(b)。簡單的串聯頻率響應。

為了控制高頻信號，可以在圖5所示的串聯分流配置中使用兩個ssr。在ON狀態下，串聯SSR關閉，分流SSR打開。在OFF狀態下，串聯SSR打開，分流SSR關閉。圖5顯示了該OFF條件下的等效電路，圖6顯示了其頻率響應。這種串聯分流配置比簡單的串聯配置產生更高的斷裂頻率。這種改進的原因是，中斷頻率方程現在使用了SSR的低開啟電阻值，而不是負載電阻值。串聯分流配置允許使用更高的信號頻率，或增加較低信號頻率的衰減。例如，使用兩個繼電器與C(關閉)=200pF，R(開)= 6 W和RL = 1 kW，串聯分流配置的中斷頻率約為66 MHz。用來確保至少-40 dB的衰減的最大信號頻率大約比66MHz或660 kHz低20年。注意，因為R(上)<< RL，負載電阻值對斷裂頻率的計算幾乎沒有影響。

圖5。 系列分流配置

圖6。串聯分流頻率響應。

電信應用

SSRs通常被電信行業使用。一些應用的例子包括上/下開關、測試和維護設備、PBX和中央辦公室切換，以及脈沖撥號。與emr相比，ssr在這些領域很有用，因為它們很小，需要的板空間小。它們沒有機械部件，所以它們使用的時間更長，從而增加了可以執行的操作的數量。此外，ssr沒有接觸彈跳、電弧或聲學噪聲。

表1。典型的峰值開啟時間

圖。7推薦的輸入電路。

各種負載

根據負載的類型，SSR可能需要承受大量的浪涌電流。純電阻負載是SSR開關最容易的類型，因為它沒有浪涌電流要求。HSSR-8060/8400的其他典型負載及其相關的沖擊與穩態電流見表2。

負載的浪涌要求應在繼電器的峰值浪涌電流等級范圍內。因此，切換這些類型的負載之一的SSR應該具有同時滿足穩態和浪涌要求的電流規范。與EMR相比，ssr對浪涌電流更寬容，因為它們沒有接觸彈跳，這導致與EMR接觸產生電弧。高溫電弧會導致EMR接觸點的熔化并最終退化。與連接A，HSSR-8060有一個單鏡頭，峰值輸出電流額定電流 脈沖寬度為3.75 A。HSSR-8400的脈沖寬度為100 ms，額定值為1.0 A。對于較長的脈沖寬度，單次拍攝的峰值輸出電流額定值會降低。圖8和圖9顯示了對70個單元的HSSR-8060和HSSR-8400進行的實驗結果。每個圖都顯示了我們能夠應用于70個典型SSRs輸出的峰值浪涌電流值，而其中任何一個失敗。

我們還進行了另一個實驗，以確定20個典型ssr所能承受的最大重復浪涌電流。HSSR-8060和HSSR-8400各10個單元，分別測試15分鐘，以100 ms間隔施加100 ms的涌電流脈沖(50%占空比)。在這些條件下，HSSR-8060的最大重復失效沖擊電流為1.2 A，HSSR-8400為 0.25 A。

表2。HSSR-8060/8400負載類型

圖8。HSSR-8060峰值浪涌電流實驗結果。

圖9。HSSR-8400峰值浪涌電流實驗結果。

HSSR-8060/8400可用于驅動小馬力電機。同步交流電機的換向控制裝置如圖10所示。對于經常開啟和關閉循環的電機，SSR通常比EMR更受青睞，因為它可以更好地處理浪涌，而且不會產生EMI。SSR還可用于控制小型直流電機負載，如計算機磁盤驅動器、音頻和視頻設備、家用電子設備或汽車電子設備。SSR可用于控制EMR的輸入線圈，這是一個高感應負載。其他感應負載包括小型變壓器、接觸器、電磁閥、磁性聯軸器等。當SSRs驅動感應負載時，當關閉負載時，輸出端可能會出現非常高的峰值電壓。SSR輸出中的MOSFET能夠承受合理數量的感應過載。

圖10.電機反轉控制

例如，在室溫條件下對10臺HSSR-8060進行了測試：

輸入電流，如果= 10 mA(1 Hz)負載，L = 1 H ,負載電壓，V = 60 V ,加載電流= 670 mA

每個單元都經過了100萬次循環的測試并通過。沒有出現災難性的故障或參數漂移。本實驗未使用對SSR的過電壓保護。但是，當出現同時超過耐壓等級和輸出功率損耗或浪涌額定值的事件，或瞬態的能量含量如閃電引起的事件時，建議進行過電壓保護。

過電壓保護

金屬氧化物可變電阻器(MOVs)或TransZorbsTM可用于SSR觸點的過電壓保護。當它們之間的電壓超過一個指定的水平時，它們都會分解并嚴重傳導。對于交流電壓，可以使用MOV或雙向TransZorb。兩個設備都“短”故障，因此保護始終到位，即使操作可能會停止。如圖11(a)所示，保護裝置放置在繼電器的輸出觸點引腳上，當觸點容易受到大于額定輸出耐受電壓的電壓時使用，伺服.為了充分保護觸點，保護裝置應在略低于最大輸出電壓的電壓下處于完全導電狀態。但是，對于低于最大線路電壓的任何電壓，它都必須處于高阻抗狀態。

當SSR用于控制小的直流電壓時，如圖11(b)所示的單個齊納二極管提供了足夠的保護。同樣，齊納的鉗位電壓應大于控制電壓，但小于SSR觸點的最大額定值。

圖11。過電壓保護。

結論

本文說明了HSSR-8060和HSSR-8400的主要特性，提出了一個控制驅動電路，并介紹了HSSR-8060/8400的各種應用。

審核編輯：湯梓紅