Solid State Relay (SSR), Fungsi dan Cara Kerja Saklar SSR

Solid State Relay (SSR), Fungsi dan Cara Kerja Saklar SSR. Pengertian dan fungsi solid state relay (SSR) sebenarnya sama dengan relay elektromekanik atau magnetic contactor (MC) yaitu sebagai saklar elektronik yang biasa digunakan atau diaplikasikan di industri-industri sebagai device pengendali.

Namun relay elektro mekanik memiliki banyak keterbatasan bila dibandingkan dengan SSR, salah satunya seperti siklus hidup kontak yang terbatas, mengambil banyak ruang, dan besarnya daya kontaktor relay. Karena keterbatasan ini, banyak produsen relay menawarkan perangkat SSR dengan semikonduktor modern yang menggunakan SCR, TRIAC, atau output transistor sebagai pengganti saklar kontak mekanik.

Output device (SCR, TRIAC, atau transistor) adalah optikal yang digabungkan sumber cahaya LED yang berada dalam relay. Relay akan dihidupkan dengan energi LED ini, biasanya dengan tegangan power DC yang rendah. Isolasi optik antara input dan output inilah yang menjadi kelebihan yang ditawarkan oleh SSR bila dibanding relay elektromekanik.

SSR juga berarti relay yang tidak mempunyai bagian yang bergerak sehingga tidak terjadi aus. SSR juga mampu menghidupkan dan mematikan dengan waktu yang jauh lebih cepat bila dibandingkan dengan relay elektromekanik. Juga tidak ada pemicu percikan api antar kontak sehingga tidak ada masalah korosi kontak. Namun SSR masih terlalu mahal untuk dibuat dengan rating arus yang sangat tinggi. Sehingga, kontaktor elektromekanik atau relay konvensional masih terus mendominasi aplikasi-aplikasi di industri saat ini.

SSR merupakan relay yang dapat didiskripsikan sebagai berikut :

• Mempunyai empat buah terminal, 2 input terminal dan 2 buah output terminal.
• Tegangan input dapat berupa tegangan AC atau DC.
• Antara output dan input diisolasi dengan sistem optikal.
• Output menggunakan keluarga thyristor, SCR untuk beban DC dan TRIAC untuk beban AC.
• Switching ON, yang sering disebut ‘firing’, SSR hanya bisa terjadi pada saat tegangan yang masuk ke output pada level yang sangat rendah mendekati nol volt.
• Output berupa tegangan AC (50 Hz atau 60 Hz).

Keunggulan Solid State Relay (SSR)

1. Pada SSR tidak terdapat bagian yang bergerak seperti halnya pada relay.  Relay mempunyai sebuah bagian yang bergerak yang disebut kontaktor dan bagian ini tidak ada pada SSR.  Sehingga tidak mungkin terjadi ‘no contact’ karena kontaktor tertutup debu bahkan karat.
2.  Tidak terdapat ‘bounce’, karena tidak terdapat kontaktor yang bergerak paka pada SSR tidak terjadi peristiwa ‘bounce’ yaitu peristiwa terjadinya pantulan kontaktor pada saat terjadi perpindahan keadaan.  Dengan kata lain dengan tidak adanya bounce maka tidak terjadi percikan bunga api pada saat kontaktor berubah keadaan.
3. Proses perpindahan dari kondisi ‘off’ ke kondisi ‘on’ atau sebaliknya sangat cepat hanya membutuhkan waktu sekitar 10us sehingga SSR dapat dengan mudah dioperasikan bersama-sama dengan zero-crossing detektor.  Dengan kata lain opersai kerja solid-state relay dapat disinkronkan dengan kondisi zero crossing detektor.
4. SSR kebal terhadap getaran dan goncangan.  Tidak seperti relay mekanik biasa yang kontaktornya dapat dengan mudah berubah bila terkena goncangan/getaran yang cukup kuat pada body relay tersebut.
5. Tidak menghasilkan suara ‘klik’, seperti relay pada saat kontaktor berubah keadaan.
6. Kontaktor output pada SSR secara otomatis ‘latch’ sehingga energi yang digunakan untuk aktivasi solid-state relay lebih sedikit jika dibandingkan dengan energi yang digunakan untuk aktivasi sebuah relay.  Kondisi ON sebuah solid-state relay akan di-latc sampai SSR mendapatkan tegangan sangat rendah, yaitu mendekati nol volt.
7. SSR sangat sensitif sehingga dapat dioperasikan langsung dengan menggunakan level tegangan CMOS bahkan level tegangan TTL.
8. Rangakain kontrolnya  menjadi sangat sederhana karena tidak memerlukan level konverter.Masih terdapat couple kapasitansi antara input dan output tetapi sangat kecil sehingga arus bocor antara input output sangat kecil.  Kondisi diperlukan pada peralatan medical yang memerlukan isolasi yang sangat baik.

Kelemahan SSR

1. Resistansi Tegangan transien.  Tegangan yang diatur/dikontrol oleh SSR benar-benar tidak bersih.  Dengan kata lain tidak murni tegangannya berupa sinyal sinus dengan tegangan peak to peak 380 vpp tetapi terdapat spike-spike yang dihasilkan oleh induksi motor atau peralatan listrik lainnya.  Spike ini level tegangannya bervariasi jika terlalu besar maka dapat merusakkan solid-state relay tersebut.  Selain itu sumber-sumber spike yang lain adalah sambaran petir, imbas dari selenoid valve dan lain sebagainya.
2. Tegangan drop.  Karena SSR dibangun dari bahan silikon maka terdapat tegangan jatuh antara tegangan input dan tegangan output.  Tegangan jatuh tersebut kira-kira sebesar 1 volt.  Tegangan jatuh ini menyebabkan adanya dissipasi daya yang besarnya tergantung dari besarnya arus yang lewat pada solid-state relay ini.
3. Arus bocor-‘Leakage current’.  Pada saat solid-state relay ini dalam keadaan off atau keadaan open maka dalam kondisi yang idel seharusnya tidak ada arus yang mengalir  melewati solid-state relay tetapi tidak demikian pada komponen yang sebenarnya.  Besarnya arus bocor cukup besar untuk jika dibandingkan arus pada level TTL yaitu sekitar 10mA rms.
4. Sukar dimplementasikan pada aplikasi multi fasa.