اس اس آر یا رله حالت جامد (جزئیات، کاربردها)

رله حالت جامد یا اس اس آر چیست؟

رله‌ حالت جامد یا اس اس آر معادل نیمه‌رسانای رله الکترومکانیکی است و می‌تواند برای کنترل بارهای الکتریکی بدون استفاده از قطعات متحرک مورد استفاده قرار بگیرد. برخلاف رله‌های الکترومکانیکی (EMR) که از سیم‌ پیچ، میدان‌های مغناطیسی، فنرها و اتصالات مکانیکی برای کارکرد و سوییچ تغذیه بهره می‌گیرند، رله حالت جامد یا SSR ، هیچ قطعه متحرکی ندارد اما به جای آن از ویژگی‌های نوری و الکتریکی نیمه‌رساناهای حالت جامد استفاده می‌کند تا عملکردهای ایزوله‌سازی و سوییچینگ ورودی به خروجی را انجام دهد.

تشابه اس اس آر و رله الکترومکانیکی

درست مثل یک رله الکترومکانیکی نرمال، SSR ایزوله‌سازی کامل الکتریکی را بین نقاط اتصال ورودی و خروجی ارائه می‌کند، خروجی آن مثل یک سوییچ الکتریکی معمول عمل می‌کند یعنی زمانی که غیر رسانا است (باز) مقاومتی بسیار بالا، تقریبا بی‌نهایت دارد و زمانی که رسانا است (بسته) مقاومتی بسیار پایین دارد. رله‌های حالت جامد می‌توانند به شکلی طراحی شوند که جریان AC یا DC را سوییچ کنند، با استفاده از یک SCR یا TRIAC یا خروجی ترانزیستور سوئیچینگ، به جای کنتاکت‌های معمول مکانیکی نرمالی اوپن (NO).

رله‌ حالت جامد را می‌توانید به شکل محصولاتی آماده بخرید که از چند ولت یا آمپر تا چند صد ولت و آمپر خروجی ظرفیت سوییچینگ در بازارها موجود هستند. اما رله‌ حالت جامد با درجه‌بندی خیلی بالای جریان (بیش از ۱۵۰A) به خاطر نیازمندی‌های توان نیمه‌رسانا و هیت سینک، همچنان خیلی گران‌قیمت هستند و در نتیجه همچنان از کنتاکتورهای الکترومکانیکی ارزان‌تر استفاده می‌شود.

مشابه با یک رله الکترومکانیکی، یک ولتاژ ورودی کوچک، معمولا ۳ تا ۳۲ ولت DC، می‌تواند برای کنترل ولتاژ خروجی بسیار بزرگی (یا جریان) مورد استفاده قرار گیرد. مثلا برای ۲۴۰ ولت، ۱۰ آمپر.

تفاوت رله اس اس آر با رله الکترومکانیکی

رله حالت جامد و رله الکترومکانیکی اساساً از این نظر یکسان هستند:

که ورودی ولتاژ پایین آن‌ها به شکل الکتریکی از خروجی ایزوله شده‌اند که یک بار را سوییچ و کنترل می‌کند.

اما رله‌های الکترومکانیکی یک چرخه عمر محدود تماسی دارند، ممکن است فضای زیادی را اشغال کنند و سرعت سوئیچینگ آهسته‌تری دارند، به خصوص رله‌های بزرگ برق و کنتاکتورها. اما رله‌های حالت جامد چنین محدودیت‌هایی ندارند.

مزایای رله حالت جامد نسبت به رله الکترومکانیکی

• قطعات متحرک ندارند که مستهلک شود و در نتیجه مشکل contact bounce را ندارند
•  می‌توانند سریع‌تر از حرکت آرمیچر یک رله مکانیکی، ON و OFF را سوییچ کنن
• روشن شدن با ولتاژ صفر و خاموش شدن با جریان صفر
•  transient (گذرا) و نویز الکتریکی ایجاد نمی کنند

ورودی رله حالت جامد

یکی از اجزای اصلی رله حالت جامد (SSR) یک اپتوایزولاتور (opto-isolator) (که به آن اپتوکوپلر (optocoupler) هم می‌گویند) است که مشتمل بر یک (یا بیشتر) دیود تابنده‌ی نور فروسرخ یا یک منبع نوری LED و یک دستگاه حساس به نور در بدنه اس اس آر است. اپتوایزولاتورها، ورودی را از خروجی جدا (ایزوله) می‌کنند.
منبع نوری LED به بخش درایو ورودی SSR متصل می‌شود و کوپلینگ نوری را از طریق یک شکافِ هم‌تراز با یک ترانزیستور حساس به نور (جفت دارلینگتون یا triac) فراهم می‌کند. وقتی که جریانی از LED عبور کند، روشن می‌شود و نور آن روی شکاف تا یک ترانزیستور نوری/فوتو-ترایاک(photo-triac) متمرکز می‌شود.

در نتیجه خروجی یک SSR اپتوکوپلر شده، معمولا با سیگنال ولتاژ پایین با انرژی دادن به این LED به حالت ON درمی‌آید. از آنجایی که تنها اتصال بین خروجی و ورودی یک پرتوی نور است، ایزولاسیون ولتاژ بالا (معمولا چند هزار ولت) از طریق این ایزولاسیون نوری داخلی، محقق می‌شود.

نه تنها اپتوایزولاتور درجه‌ی بالایی از ایزولاسیون خروجی/ورودی را محقق می‌کند، بلکه می‌تواند سیگنال‌های فرکانس پایین و DC را نیز انتقال دهد. همچنین LED و دستگاه حساس به نور می‌توانند کاملا از یکدیگر جدا باشند و با استفاده از فیبر نوری، اپتوکوپلر شده باشند.

مدار ورودی یک SSR ممکن است شامل یک مقاومت محدود‌کننده‌ی جریان باشد که درحالت سری با LED اپتوایزولاتور قرار دارد، یا یک مدار پیچیده‌تری با یکسوسازی، تنظیم جریان، حفاظت پلاریته معکوس، فیلترینگ و … باشد.

خروجی رله حالت جامد

توانایی‌های سوییچینگ خروجی یک رله حالت جامد می‌تواند AC یا DC باشد، مشابه با نیازمندی‌های ولتاژ ورودی آن. مدار خروجی استانداردترین رله‌های حالت جامد به شکلی پیکربندی شده‌اند که تنها یک نوع فعالیت سوییچینگ را انجام دهند، تا معادل عملیات نرمال اوپن، تک‌قطب یا SPST-NO یک رله الکترومکانیکی باشد.

در بیشتر اس اس آر های DC دستگاه سوییچینگ حالت جامد معمولا از ترانزیستورهای برق، دارلینگتون و MOSFETها استفاده می‌شود، در حالتی که دستگاه سوییچینگ برای اس اس آر های AC معمولا یک Triac یا تریستور back-to-back (پشت به پشت) است. تریستورها به خاطر ظرفیت بالاتر ولتاژ و جریان ترجیح داده می‌شوند. یک تریستور منفرد می‌تواند در مدار یکسوساز پل نیز استفاده شود، مشابه تصویر زیر:

خروجی رله حالت جامد

استفاده از اس اس آر ها

برای فعال کردن یا روشن کردن یک رله حالت جامد (حالت ON) و رسانایی، ولتاژی بزرگ‌تر از حداقل مقدار آن (معمولا ۳ ولت DC) باید به ترمینال‌های ورودی آن وارد شود (معادل با سیم‌پیچ رله الکترومکانیکی). این سیگنال DC ممکن است از یک سوییچ مکانیکی، یک گیت منطقی یا میکروکنترلر مشتق شود، همچون تصویر زیر:

مدار ورودی رله حالت جامد DC

وقتی از کنتاکت‌های مکانیکی، سوییچ‌ها، پوش باتن، دیگر کنتاکت‌های رله و … به عنوان سیگنال فعال‌کننده استفاده می‌کنید، ولتاژ تغذیه استفاده شده می‌تواند با مقدار ولتاژ ورودی حداقل SSR برابر باشد، در حالتی که وقتی از دستگاه‌های حالت جامد استفاده می‌شود، همچون ترانزیستورها، گیت‌ها و میکروکنترلرها، حداقل ولتاژ تغذیه باید یک یا دو ولت بالای ولتاژ روشن شدن SSR باشد تا افت ولتاژ داخلی دستگاه‌های سوییچینگ نیز منظور گردد.

علاوه بر استفاده از ولتاژ DC، حال سینکینگ یا سورسینگ، برای فعال کردن رله حالت جامد به حالت رسانا، همچنین می‌توانیم از شکل موج سینوسی هم استفاده کنیم با اضافه کردن یک یکسوساز پل (bridge rectifier) برای یکسوسازی تمام‌موج و مدار فیلتر به ورودی DC، مشابه شکل زیر:

مدار ورودی رله حالت جامد AC

یکسوساز پل، ولتاژ سینوسی را به پالس‌های یکسوساز شده تمام‌موج تبدیل می‌کند، با دو برابر فرکانس ورودی. مشکل این مساله این است که این پالس‌های ولتاژ از صفر ولت شروع و تمام می‌شوند، یعنی پایین‌تر از حداقل نیازمندی آستانه ولتاژ ورودی برای روشن شدن SSR قرار می‌گیرند در نتیجه در هر نیم‌سیکل، خروجی on و off خواهد شد.

برای رفع این مشکل نامنظم شدن خروجی، می‌توانیم موج‌داری یکسوساز شده را با استفاده از یک خازن (C1) در خروجی یکسوساز پل تنظیم کنیم. اثر شارژ شدن و تخلیه شدن خازن، جزءِ DC سیگنال یکسوساز شده را بالاتر مقدار ولتاژ حداکثر روشن شدن ورودی رله حالت جامد خواهد برد. در این حالت با آنکه از یک شکل موج ولتاژ سینوسی استفاده شده که پیوسته در حال تغییر است، اما ورودی SSR یک ولتاژ DC ثابت می‌بیند.
مقادیر مقاومت افت ولتاژ R1 و خازن صاف‌کننده C1 به شکلی انتخاب می‌شوند که مناسب ولتاژ تغذیه باشند، ۱۲۰ ولت AC یا ۲۴۰ ولت AC و همینطور امپدانس ورودی رله حالت جامد. اما چیزی حدود ۴۰kΩ یا ۱۰uF مناسب است.

سپس با افزوده شدن این یکسوساز پل و خازن صاف‌کننده، یک رله حالت جامد DC استاندارد را می‌توان با یک تغذیه AC یا DC غیرقطبی کنترل کرد. البته تولیدکنندگان همین الان رله‌های حالت جامد با ورودی AC (معمولا ۹۰ تا ۲۸۰ ولت AC) تولید کرده و به فروش می‌رسانند.

کاربردهای اس اس آر

رایج‌ترین کاربرد رله‌های حالت جامد، در سوییچینگ بار AC است، چه برای کنترل برق AC و چه برای سوییچینگ ON/OFF باشد، کم و زیاد کردن نور، کنترل سرعت موتور یا دیگر کاربردهایی که کنترل قدرت مورد نیاز است، این بارهای AC را به راحتی می‌توان با ولتاژ DC جریان پایین با استفاده از رله حالت جامد با عمر طولانی و سرعت‌ سوییچینگ بالا کنترل کرد.

یکی از بزرگ‌ترین مزایای رله‌های حالت جامد نسبت به رله الکترومکانیکی، توانایی آن در سوییچ OFF کردن بارهای AC در نقطه صفر جریان بار است، در نتیجه قوس، نویز الکتریکی و contact bounce را که در رله‌های سنتی مکانیکی و بارهای القایی وجود دارد، کاملا از بین می‌رود.

دلیل این مسئله این است که رله‌های حالت جامد سوییچینگ AC از SCR و TRIAC به عنوان دستگاه سوییچینگ خروجی خود استفاده می‌کنند که وقتی سیگنال ورودی حذف شود تا زمانی که جریان AC داخل دستگاه پایین‌تر از آستانه یا مقدار فعلی جریان نرود، به رسانایی خود ادامه می‌دهند. خروجی یک SSR هرگز در میانه‌ی یک نقطه اوج موج سینوسی، OFF نخواهد شد.

خاموش شدن جریان صفر (zero current turn-off) یک مزیت اصلی در استفاده از رله حالت جامد است، چون نویز الکتریکی و back-emf (ضد محرکه الکتریکی) مرتبط با سوییچینگ بارهای القایی که در قوس کنتاکت‌های رله الکترومکانیکی دیده می‌شود را کاهش می‌دهد. نمودار شکل موج خروجی زیر را در نظر بگیرید که مرتبط با یک رله حالت جامد AC معمول است:

دیاگرام خروجی موجی رله حالت جامد

وقتی که سیگنال ورودی اعمال نشود، جریان بار داخل SSR نخواهد بود، چون عملا OFF است (مدار باز) و ترمینال‌های خروجی، ولتاژ کامل تغذیه AC را می‌بینند.

با اعمال کردن سیگنال ورودی DC، مهم نیست در کدام بخش از شکل موج سینوسی باشد، مثبت یا منفی سیکل، به خاطر ویژگی‌های سوییچینگ ولتاژ صفر SSR، خروجی تنها زمانی که شکل موج از نقطه صفر بگذرد روشن می‌شود.

با افزایش ولتاژ تغذیه در جهت مثبت یا منفی، حداقل مقدار مورد نیاز برای روشن کردن خروجی تریستور یا TRIAC (معمولا کمتر از ۱۵ ولت) محقق می‌شود. افت ولتاژ در سراسر ترمینال‌های خروجی SSR به خاطر افت ولتاژ در وضعیت (on-state) دستگاه‌های سوییچینگ، VT (معمولا کمتر از ۲ ولت) است. در نتیجه هر جریان هجومی بالا مرتبط با بارهای واکنشی یا لامپ، به شکل قابل توجهی کاهش پیدا می‌کند.

وقتی که سیگنال ولتاژ ورودی DC حذف شود، خروجی ناگهان خاموش نمی‌شود چون وقتی که حالت رسانا فعال شود، تریستور یا TRIAC استفاده شده به عنوان دستگاه سوییچینگ تا آخر نیمه‌سیکل روشن می‌ماند، تا زمانی که جریان‌های بار افت کند و کمتر از جریان حفظ دستگاه شود، که در این لحظه OFF (خاموش) خواهد شد. در نتیجه back-emf با dv/dt بالا مرتبط با بارهای القایی در میانه‌ی موج سینوسی به شکل قابل توجهی کاسته خواهد شد.

مزایای اصلی رله حالت جامد AC نسبت به رله الکترومکانیکی، عبارتند از قابلیت zero crossing که وقتی ولتاژ بار AC نزدیک به صفر ولت شود، SSR را روشن می‌کند، در نتیجه جریان‌های هجومی بالا را سرکوب کرده و جریان بار از نقطه‌ای نزدیک به ۰V شروع می‌شود و همینطور خصیصه‌ی جریان صفر ذاتی تریستور یا TRIAC. در نتیجه در یک نیم‌سیکل، حداکثر تاخیر turn-off ممکن خواهد شد (بین حذف سیگنال ورودی و حذف جریان بار).

رله حالت جامد دیمر فاز (Phase Dimming)

رله‌های حالت جامد می‌توانند سوییچینگ zero-crossing بار را انجام دهند و همچنین می‌توانند با استفاده از مدارهای منطق دیجیتال، ریزپردازنده‌ها و حافظه دیجیتال، کارهایی پیچیده‌تر نیز انجام دهند. یک کاربرد فوق‌العاده‌ی دیگر رله حالت جامد، در کاربردهای مرتبط با دیمر لامپ است، حالا چه برای استفاده خانگی باشد چه برای یک برنامه تلویزیونی یا کنسرت زنده.
رله‌های حالت جامد سوییچینگ غیر صفر (فوری-روشن یا instant-on) فورا بعد از اعمال سیگنال کنترل ورودی روشن می‌شود، در حالی که SSR مدل zero crossing صبر می‌کند که نقطه zero-crossing بعدی موج سینوسی AC برسد. این سوییچینگ random-fire در کاربردهای مقاومتی استفاده می‌شود همچون دیمر لامپ و کاربردهایی که نیازمند این هستند که بار تنها در بخش کوچکی از سیکل AC فعال شود.

با اینکه این کار، کنترل فاز شکل موج بار را ممکن می‌کند، مشکل اصلی SSR که به صورت تصادفی روشن می‌شود، این است که جریان جهش بار ابتدایی در لحظه‌ای که رله روشن شود، شاید به خاطر توان سوییچینگ اس اس آر بالا باشد، وقتی که ولتاژ تغذیه نزدیک به مقدار اوج (۹۰ درجه) باشد. وقتی که سیگنال ورودی حذف شود، رسانایی متوقف می‌شود وقتی که بار فعلی کمتر از جریان حفظ تریستور یا TRIAC ها باشد، مشابه آنچه نمایش داده شده. مشخصا برای یک DC SSR، فعالیت سوییچینگ ON-OFF فوری و در لحظه است.
رله حالت جامد برای گستره‌ی وسیعی از کاربردهای سوییچینگ ON/OFF ایده‌آل است چون هیچ کنتاکت یا قطعه متحرکی ندارد، برخلاف رله الکترومکانیکی (EMR). انواع تجاری مختلفی برای انتخاب وجود دارد، برای هر دو نوع سیگنال‌های کنترل ورودی AC و DC و همچنین سوییچینگ خروجی AC و DC، از المان‌های سوییچینگ نیمه‌رسانا همچون تریستورها، TRIAC ها و ترانزیستورها استفاده می‌کنند.
اما با استفاده از ترکیبی از یک اپتوایزولاتور خوب و یک TRIAC ، می توان یک رله حالت جامد ساده و ارزان‌قیمت بسازیم تا یک بار AC را کنترل کند، همچون هیتر (هر نوع دستگاه تولید گرما)، لامپ یا سیم‌لوله (سلونویید). یک اپتوایزولاتور تنها نیازمند مقدار کوچکی از توان ورودی/کنترل برای کارکرد است، سیگنال کنترل می‌تواند از یک PIC، Arduino، Raspberry PI یا هر نوع میکروکنترلر دیگر باشد.

سوالات متداول در مورد رله حالت جامد یا اس اس آر

چطور یک رله حالت جامد را تست کنیم؟

یک بار و یک منبع تغذیه متصل کنید و ترمینال‌های بار را با ورودی روشن و خاموش، برسی کنید. اگر SSR خاموش باشد، ولتاژ خروجی به ولتاژ منبع تغذیه بار نزدیک خواهد بود. با روشن کردن SSR، ولتاژ تقریبا ۱ V افت می‌کند. این مساله با وضوح بیشتری بررسی می‌شود، اگر یک بار تست استفاده شود، که یک لامپ با خروجی حدود ۱۰۰ W است (از طرفی، ظرفیت لامپ باید در بازه اعلام‌شده‌ی SSR باشد).

دلایل اصلی خرابی‌های SSRها و راه حل‌های آن‌ها چیست؟

اگر یک جریان هجومی از جریان ایجاد اعلام‌شده SSR به دلیل جریان هجومی بالای بارهای مثل موتور و لامپ بالاتر باشد، المان‌های خروجی SSR آسیب دیده‌اند. در این حالت از یک SSR با ظرفیت بالاتر استفاده کنید.

1. ولتاژ معکوس بار

ولتاژ معکوس بالا ایجاد شده توسط بارهای القایی همچون شیرها و سیم‌لوله‌ها شاید به المان‌های خروجی SSR آسیب وارد کنند. از رله حالت جامدی با المانی استفاده کنید که ولتاژ معکوس ایجاد شده را جذب کند.

2. سوء عملکرد ایجادشده توسط جهش خارجی

یک جهش خارجی شاید ناگهان به المان‌های ورودی یا خروجی آسیب وارد کند. یک اتصال کوتاه بار هم می‌تواند به سوء عملکرد منجر شود. یک مدار ایمنی طراحی کنید که با یک کنتاکتور یا یک مدارشکن روی سمت منبع تغذیه بار، بار را خاموش کند، وقتی که SSR یک خطا ایجاد کند. همچنین توصیه می‌شود که یک فیوز قطع-سریع (quick-break) به شکل سری با بار، به عنوان یک اقدام محافظتی در برابر جریان مازاد (over-current) نصب کنید.

3. محیط‌های نصب

اگر دمای محیطی از مقدار اعلام‌شده بالاتر برود، ممکن است المان‌های خروجی SSR آسیب ببینند با توجه به شرایط تابش حرارت، همچون انتقال گرمای هوا پیرامون رادیاتور حرارت، رله‌ای را نصب کنید. و اگر از SSRـی استفاده شود که پیچ‌های ترمینال خروجی آن شل باشد یا به شکل دقیقی لحیم نشده باشند، تولید گرمای غیرعادی به دلیل حرکت جریان، باعث می‌شود که SSR بسوزد. حتما سیم‌کشی و لحیم‌کاری را به شکل صحیح انجام دهید.

آیا رله‌های حالت جامد خراب می‌شوند؟

دو روش برای محافظت در برابر جریان وجود دارد:

استفاده از یک فیوز: برای محافظت از رله‌های حالت جامد در برابر اتصالات کوتاه بار، لازم است از فیوزها استفاده شود، به خصوص فیوزهای با عملکرد سریع (fast-acting) با درجه‌بندی‌های کوچک. مقدار I²t فیوز باید کمتر از نیمی از مقدار I²t رله باشد.

استفاده از یک مدار شکن: این روش محافظت را می‌توان برای رله‌های حالت جامدی با مقدار I²t کمتر از ۵۰۰۰ A2s به کار گرفت.

آیا رله‌های حالت جامد خراب می‌شوند؟

یکی از معایب رله‌های حالت جامد، گرایش آن‌ها به خرابی در زمان «کوتاه» شدن خروجی‌هایشان است، همزمان کنتاکت‌های رله الکترومکانیکی موقع «باز شدن» خراب می‌شوند. در هر دو حالت، این امکان وجود دارد که رله در حالت (مُدِ) دیگر خراب شود، اما این دو حالت، رایج‌ترین موارد خرابی است.

از آنجایی که یک وضعیت «خرابی-باز» معمولا ایمن‌تر از وضعیت «خرابی-باز» است، رله‌های الکترومکانیکی در کاربردهای بسیاری، نسبت به مدل‌های حالت جامد ترجیح داده می‌شوند.

آیا رله‌های حالت جامد نیازمند یک هیت‌سینک هستند؟

هیت‌سینک‌ها برای اطمینان از عملکرد صحیح و اطمینان‌پذیری درازمدت رله‌های حالت جامد، مورد نیاز هستند چون راهی برای پراکنده ساختن توان/برق فراهم می‌کنند که به شکل نرمال توسط هوای محیط پیرامون توسعه داده می‌شود و یک دمای کاری ایمن را حفظ می‌کند. انتخاب هیت سینک صحیح برای هر کاربرد SSR، شامل هماهنگ کردن فرم‌فاکتور، ابعاد، مانتینگ (نصب) و درجه‌بندی امپدانس حرارتی می‌شود.

آیا رله‌های حالت جامد به رزیستورها (مقاومت) نیاز دارند؟

موقع استفاده از درایو منطقی (logic drive)، یک رزیستور ورودی معمولا برای محدود کردن از طریق LED کنترل به مقداری توصیه‌شده، مورد نیاز است. بسته به کاربرد، جریان کاری توصیه‌شده برای اکثر SSRها بین ۱ mA و ۲۰ mA است. جریان‌های LED کمتر از مقدار توصیه‌شده می‌تواند کارکرد و عملیات رله را با افزایش دما، محدود کند و همزمان جریان‌های بالاتر، می‌توانند مشکلات اطمینان‌پذیری از خود نشان دهند.

آیا رله‌های حالت جامد به رزیستورها (مقاومت) نیاز دارند؟

این رله‌ها یک طول عمر بی‌انتها دارند. یکی از معایب رله‌های حالت جامد این است که اگر از کار بیفتند، کل رله باید تعویض شود. در رله‌های الکترومکانیکی، کنتاکت‌ها را می‌توان به شکل منفرد تعویض کرد. از طرفی با اینکه این مساله حقیقت دارد، یک SSR همیشه سال‌های سال بیشتر از یک EMR عمر می‌کند. بدون حضور کنتاکت‌های غیر متحرک، هیچ قطعاتی وجود ندارد که مستهلک شوند و کربن جمع نمی‌شود. یک EMR یک طول عمر متوسط یک میلیون سیکل دارد، در حالتی که یک SSR یک طول عمر حدود ۱۰۰ برابر دارد.

چرا رله‌های حالت جامد داغ می‌شوند؟

تمام رله‌های حالت جامد، به دلیل افت ولتاژ forward در اتصال دستگاه خروجی، حرارت ایجاد می‌کنند. از یک نقطه‌ای به بعد، حرارت به پایین آوردن (یا کاهش یافتن) جریان بار منجر می‌شود که می‌تواند توسط SSR مدیریت شود. «هیت‌سینک‌ها» برای ایجاد یک روش حذف حرارت و دور کردن آن از رله استفاده می‌شوند، در نتیجه عملیات جریان بالاتر را ممکن می‌سازند. با بارهایی کمتر از چهار آمپر، خنک‌سازی با انتقال گرمای آزاد یا جریان‌های هوای فشرده در اطراف دستگاه، معمولا کافی است. بارهایی بزرگ‌تر از چهار آمپ، نیازمند هیت‌سینک است.

از چه دستگاهی برای محافظت در برابر رله‌های حالت جامد در برابر آسیب در شرایط اتصال کوتاه، استفاده می‌شود؟

پاسخ: برای محافظت کامل از SSR، قویا توصیه می‌شود که یک دیود زنر در دو طرف کنتاکت‌های SSR قرار دهید. دیود زنر از SSR در برابر هر گونه ترنزینت ولتاژ مثبت در زمان خاموش بودن SSR محافظت می‌کند، و دیودها، ذاتی به سوییچ MOSFET، از SSR در برابر هر گونه ترنزینت ولتاژ منفی محافظت می‌کند.  این ترنزینت‌ها نباید از مقدار جریان بار پیک SSR بالاتر بروند (تقریبا ۴۰۰ mA به ازای هر MOSFET). اگر جریان‌های بزرگ‌تر مورد انتظار باشد، از یک سوپرسور یا فرونشانِ گسسته استفاده کنید تا یک مسیر شانت اضافه فراهم شود.

چه زمانی نباید از رله حالت جامد استفاده کنیم؟

       ۱٫ کاهش یافتن (derating) یک عامل بسیار مهم در طراحی قابل اطمینان و عمر محصول است. حتی اگر شرایط استفاده (دما، جریان، ولتاژ و غیره) محصول در بازه حداکثر درجه‌بندی‌های مطلق باشد، اطمینان‌پذیری شاید کمتر شود، زمانی که به شکل پیوسته در شرایط بار بالا استفاده شود (دمای بالا، رطوبت بالا، جریان بالا، ولتاژ بالا و غیره). در نتیجه لطفا در حد کافی، پایین‌تر از حداکثر درجه‌بندی مطلق کاهش دهید و دستگاه را در شرایط کاری واقعی ارزیابی کنید.

به علاوه، بدون توجه به کاربرد، اگر احتمال داشته باشد که سوء عملکرد ریسک بالایی برای زندگی انسان یا اموال ایجاد کند، یا اگر محصولات در تجهیزاتی استفاده شود که نیازمند ایمنی عملیاتی بالایی هستند، علاوه بر طراحی مدارات دوبل، که بکارگیری امکاناتی از جمله مدار محافظت یا مدار زائد (redundant) است، تست ایمنی باید انجام شود.

2. اگر مقدار ولتاژ یا جریان برای هر یک از ترمینال‌ها، از حداکثر درجه‌بندی مطلق بالاتر برود، المان‌های داخلی، به دلیل ولتاژ مازاد یا جریان مازاد، مستهلک می‌شوند. در شرایط سخت و پیچیده و extreme، سیم‌کشی شاید ذوب شود یا اتصالات P/N سیلیکونی از بین بروند.

در نتیجه، مدار باید به شکلی طراحی شود که بار هرگز از حداکثر درجه‌بندی مطلق بالاتر نرود، حتی به صورت لحظه‌ای.

3. کوپلر فتوترایاک طراحی شده است که تنها یک ترایاک را درایو کند. به عنوان یک شرط، ترایاک باید از قبل برق‌دهی شود.
4. وقتی که دستگاه تحریک می‌شود (انرژی‌دهی می‌شود)، بین ترمینال‌ها اتصال کوتاه نکنید، چون احتمال شکستن و تخریب IC داخلی وجود دارد.
5. یک SSR ممکن است دچار مشکل و سوء عملکرد شود، اگر که پایین‌تر از بار اعلام‌شده مورد استفاده قرار گیرد. در چنین رویدادی، یک مقاومت کاذب موازی با بار استفاده کنید.