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【应用笔记】如何为工业固态继电器选型散热器

SJT锦雅电子

2025-12-12

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简介

在依赖固态继电器（SSR）的系统中，热管理并非可有可无——而是至关重要。与传统继电器或接触器使用活动部件不同，SSR完全依靠电子元件工作。这意味着没有机械咔嗒声，没有电火花——但每次切换电源时，它们内部都会产生热量（见图1）。若未通过散热器有效导出热量，SSR将面临过热失效风险。

图1. 热成像表示

本文旨在消除散热器选型的神秘感，让非技术用户也能轻松掌握。您将学到：

仅凭数据表中的降额曲线即可完成散热器选型的简易分步法——无需任何公式。
如何清晰解读这些曲线，确保每次都能选对散热器。
预装式DIN导轨方案——若您希望完全省去组装环节，我们的DIN导轨固态继电器解决方案已配备匹配散热器。

通过本指南，您以及您的团队、工程师或技术人员能够自信地为固态继电器安装选择合适的散热器，从而避免现场故障最常见的根源。让我们从基础知识开始吧！

一

方法1：利用降额曲线轻松选型

选择合适的散热器主要取决于两个简单因素：

SSR的持续工作电流
SSR的工作环境温度

数据手册中的降额曲线综合了这两项要素。这些曲线显示了SSR在不同温度下可安全承受的电流值——具体取决于所用散热器的热阻（°C/W）。仅凭这两项信息，您就能选出能让SSR保持低温稳定运行的散热器。让我们逐步解析操作流程。

步骤1：打开数据表并查找“热降额曲线”部分

在数据表中定位标有“降额曲线”的章节，查找与您具体SSR型号对应的图表（参见图2）。

为使固态继电器（SSR）在额定条件下运行，必须使用散热器。下述热降额曲线展示了不同环境温度及散热器尺寸下，SSR可承受的最大负载电流。选择最适合您具体应用的散热器至关重要。

图2. 数据手册中的热降额曲线图

常见错误需

·避免将环境温度与机箱温度混淆。

·在密集面板中忽视气流或间距。

·将降额曲线误解为线性关系。

步骤2：定义工作电流（Y轴）

确定固态继电器可承受的持续电流值。例如：40A（参见图3）。

图3. 工作电流（Y轴）

常见错误需避免

·务必考虑浪涌电流。

·某些应用在启动时需要更大电流，随后才会恢复至预期水平。

步骤3：估算环境温度（X轴）

确定固态继电器安装环境的温度。例如，位于机械设备附近封闭控制柜内的温度。示例：70°C（参见图4）。

图4. 环境温度（X轴）

需避免的常见错误

·请务必考虑最高环境温度而非正常环境温度。

·按最恶劣工况进行选型可确保固态继电器可靠运行。

步骤4：在曲线上定位交点

当满足以下条件时，使用预组装的SSR最为理想：

从垂直（Y）轴上的当前数值处，在图表上横向绘制一条水平线。
从水平（X）轴上的环境温度处，垂直向下绘制一条垂直线。
这两条线的交点（见图5）落在降额曲线上——此即您的交点。

图5. 曲线上的交点

步骤5：读取所需热阻值（°C/W）

从交点向图表右侧刻度移动。将刻度对应的字母与图表下方数值列表匹配。该数值以°C/W为单位，代表散热器应具备的最大热阻值。示例：0.5°C/W（见图6）。

图6. 热阻值

步骤6：选择符合该值或更优的散热器

选择热阻值等于或低于°C/W值的散热器。

数值越低越好：意味着更强的散热能力与更大的安全余量。例如：0.3 °C/W散热器比0.5 °C/W散热器提供更优的散热效果（见图7）。

图7. 固态继电器附件表

快速参考摘要

步骤	该做什么	结果
1	打开SSR数据手册并查找降额曲线	您已获得正确的图表
2	记录所需的连续负载电流值	设置Y轴数值
3	估算面板或环境温度	设置X轴数值
4	找出电流值与温度值的交汇点	确定交点位置
5	读取对应的°C/W值	定义所需最大热阻值
6	选择散热片时确保其°C/W值≤该数值	确保固态继电器安全可靠运行

二

方法二：使用公式进行高级选择

若您正在设计自己的散热器，或将固态继电器直接安装在机箱壁等表面，则需计算该安装方式能否在负载下保持固态继电器冷却。本方法通过仅使用数据手册中的几个参数和您的应用参数，计算散热器必须提供的热阻值，从而帮助您完成此项计算。

步骤1：估算固态继电器将消耗的功率

每个固态继电器在导通时都会产生热量。其大小取决于负载电流和导通状态下的电压降——即继电器导通时两端“损耗”的电压。

需根据数据手册（见图8）中的V_to和r_t参数计算压降。例如，使用SSR SRP1开关40A负载时：

V_to=0.85V | r_t=7.5𝑚𝑚Ω=0.0075Ω | I_e=40A

考虑到耗散公式为：

V_F=V_to+(r_t×I_e)

若代入已知数值，则得：

V_F=0.85+(0.0075×40)=1.15V

现在为确定其在功率（W）中的含义，我们有：

功率=1.15V×40A=46W

图8. SRP1-CE数据手册中的输出/负载规格

步骤2：确定固态继电器内部可承受的最高温度

所有固态继电器均存在内部（结点）最高温度限制。若超过该限值，继电器可能失效。数据手册通常会标注此数值。若数据手册未明确标注，交流固态继电器普遍认可的安全值为：

T_j_max=125℃

步骤3：估算SSR周围的环境温度

此处指安装SSR的机柜或面板内部温度。若环境高温或通风不良，该数值将更高。本例中：

T_ambient=70℃

步骤4：计算可利用的“温升”量

该值即为SSR最大允许温度与环境温度之间的差值。这部分余量正是热量通过热传导路径散失的全部空间。

ΔT=T_j_max − T_ambient=125℃−70℃=55℃

步骤5：确定系统中增加热阻的部件

热流的总阻力来自多个层级：

SSR内部（结点至金属底座）：R_jc = 0.6 ℃/W (来自数据手册)
导热界面材料（垫片或膏体）：R_θ_tp≈℃/W(典型值)

这两部分是固定的。剩余部分必须由散热器处理。

步骤6：计算散热器允许的最大热阻值

现使用公式：R_θheatsink=ΔT/功率− R_jc − R_θ_tp

代入具体数值：R_θheatsink=55℃/46W−0.6℃ − 0.2℃/W

最终结果

为确保SRP1在70°C环境下以40A电流安全运行，散热器的热阻值必须小于等于0.40°C/W。若散热器热阻值高于此数值，固态继电器在持续负载下可能发生过热。

三

方法三：带内置散热片的预装固态继电器

最简方案：散热器预装式。对多数用户而言，确保散热性能最便捷的方式是选用工厂预装散热器的固态继电器或接触器（见图9）。此类预装设备经制造商设计验证，可在标准温度范围内安全运行于额定电流，无需额外散热设计。

该方法无需：

选择或确定散热器规格
计算功耗
应用界面材料（如导热膏或垫片）
手动安装及扭矩验证

用户只需将继电器作为完整单元安装（通常安装在DIN导轨或面板上），并在数据表指定的电流和温度限制范围内操作即可。

图9. 带内置散热器的预组装固态继电器

降额仍适用

即使散热器已包含在内，数据手册仍会显示热降额曲线（见图10）。这些曲线表明随着环境温度升高，器件可安全开关的电流值。

例如：

在20–40 °C环境温度下，继电器可支持其额定电流
在60–70 °C环境温度下，可用电流可能下降40–50%

这些曲线在封闭式面板或高温应用中尤为重要，用户仍应参考这些曲线以确保长期可靠性。

图10. 热降额曲线

何时适用此方法

在以下情况下使用预组装固态继电器最为理想：

完全避免热量计算需求
应用于基于DIN导轨的工业控制面板
涉及加热元件等电阻性负载
工作环境处于适中的环境温度范围内

总结

采用内置散热器的可控硅（SSR）是确保有效热管理最快捷、最可靠的方式——尤其适用于加热等标准重复性应用场景。虽然仍需查阅数据手册，但它省去了散热器选型与安装的复杂流程，特别适合受时间或资源限制的面板制造商、原始设备制造商及安装人员使用。

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