專利名稱：限流保護式固態(tài)繼電器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及固態(tài)繼電器，特別指帶限流保護式固態(tài)繼電器。
背景技術：
現有的固態(tài)繼電器負載端多為交流，電壓范圍24V～600V，電流范圍0A～125A；控制端多為直流，輸入電壓3V～32V，輸入電流10mA左右。絕緣電壓4KV，輸入輸出隔離電壓2.5KV。一般由低壓控制部分和高壓開關輸出兩部分組成。低壓控制部分獲得低壓控制信號通過三極管提供穩(wěn)定的電流給光電耦合隔離電路，光電耦合隔離電路使低壓控制部分電路與高壓開關輸出部分電路隔開，但可將控制信號輸送給高壓開關輸出部分。高壓開關輸出部分接收到光電耦合隔離電路送來的開關控制信號，通過輸出元件(三端雙向可控硅開關元件或逆并聯(lián)半導體開關元件)進行開關高壓回路的動作。實現低壓控制信號開關高壓回路的功能。高壓開關輸出部分還帶有RC電路及壓敏電阻以作浪涌吸收?，F有固態(tài)繼電器的主要缺陷是均無限流保護功能，當固態(tài)繼電器的高壓開關輸出回路出現超允許工作電流時沒有自動關閉手段，將繼續(xù)流通此大電流，直到對高壓回路中元件造成損壞。即使在高壓回路的外電路中加入保護裝置效果也不好，因為固態(tài)繼電器的輸出元件非常敏感在數十甚至十幾毫秒內即可損壞，一般的保護裝置無法起到保護作用。固態(tài)繼電器具有不可維修性，損壞后須更換，將導致故障恢復延遲，易造成更大經濟損失。

發(fā)明內容
本實用新型的目的是針對背景技術中存在的缺點和問題加以改進、創(chuàng)新，提供一種性能穩(wěn)定，壽命長的限流保護式固態(tài)繼電器。
本實用新型的技術方案是構造一種帶限流保護裝置的固態(tài)繼電器，包括低壓控制部分和高壓開關部分，其特點是本實用新型設置了限流保護部分，及在繼電器殼體上設置了可調電阻TR端，用以調整故障電流值，其中限流保護部分由限流信號探測電路、整流比較取值電路、保護動作輸出電路組成，所述的低壓控制部分接收到外部控制電源信號，通過內部轉換后驅動高壓開關輸出部分進行固態(tài)繼電器的開關動作，限流保護部分探測高壓開關輸出部分接通高壓回路后流過的高壓回路電流，若電流超過設定的保護值，則限流保護部分動作使低壓控制部分和高壓開關輸出部分無法工作，使固態(tài)繼電器停止工作。
本實用新型具有高壽命和高可靠的性能，且無機械動作結構，觸點功能由固體器件完成，開關速度可以是毫秒級；無電磁干擾，無輸入“線圈”及觸點燃弧和回跳，是零電壓開關，在零電壓處導通、零電流處關斷，幾乎沒有開關瞬態(tài)效應。


圖1是本實用新型電原理方框圖圖2是單相電源帶固定電阻的電原理圖圖3是單相電源帶可調電阻的電原理圖圖4是三相電源帶固定電阻可同時切斷三相的電原理圖圖5是三相電源帶可調電阻可同時切斷三相的電原理圖圖6是三相電源帶固定電阻只切斷故障相的電原理圖圖7是三相電源帶可調電阻只切斷故障相的電原理圖圖8是帶LED指示燈的三相和單相繼電器外殼示意圖圖9是帶LED指示燈和可調電阻TR的三相和單相繼電器外殼示意圖具體實施方式
由圖1可知，本實用新型包括低壓控制部分(1)和高壓開關輸出部分(2)，其特點是本實用新型設置了限流保護部分(3)，及在繼電器殼體上設置可調電阻TR端，用以調整故障電流值，其中限流保護部分(3)由限流信號探測電路(3-1)、整流比較取值電路(3-2)、保護動作輸出電路(3-3)組成，所述的低壓控制部分(1)接收到外部控制電源信號，通過內部轉換后驅動高壓開關輸出部分(2)進行固態(tài)繼電器的開關動作，限流保護部分(3)探測高壓開關輸出部分(2)接通高壓回路后流過的高壓回路電流，若電流超過設定的保護值，則限流保護部分(3)動作使低壓控制部分(1)和高壓開關輸出部分(2)無法工作，使固態(tài)繼電器停止工作。
由圖2至9可知，本實用新型所述的低壓控制部分(1)由控制電源穩(wěn)流驅動電路(1-1)和光電耦合隔離電路(1-2)組成，控制電源穩(wěn)流驅動電路(1-1)與光電耦合隔離電路(1-2)相連，當外部控制電源信號輸入時，是直流信號則直接使用，若是交流信號則通過整流變成直流信號，直流信號通過控制電源穩(wěn)流驅動電路(1-1)內的元件穩(wěn)流后使光電耦合隔離電路(1-2)的輸入端接收到此信號，光電耦合隔離電路(1-2)將此低壓電源信號通過輸出端傳送至高壓開關輸出部分(2)。所述的高壓開關輸出部分(2)包含高壓開關電路(2-1)和浪涌吸收電路(2-2)，高壓開關電路(2-1)中高壓開關元件連接于光電耦合隔離電路(1-2)的輸出端，當光電耦合隔離電路(1-2)的輸出端給出信號，則使高壓開關電路(2-1)的開關元件進行開關動作，從而實現從低壓控制部分(1)輸入控制信號，控制高壓開關輸出部分(2)的功能，浪涌吸收電路(2-2)并連在高壓開關電路(2-1)上以保護高壓開關電路(2-1)中的元件。所述的限流保護部分(3)由限流信號探測電路(3-1)通過感應高壓開關輸出部分(2)的高壓回路電流得到交流信號電壓，將此交流信號電壓送往整流比較取值電路(3-2)進行整流變成直流，整流比較取值電路(3-2)將此直流電壓信號取值送往保護動作輸出電路(3-3)進行比較，此信號電壓若大于保護動作輸出電路(3-3)的保護動作電壓，則保護動作輸出電路(3-3)保護動作，將低壓控制部分(1)的控制電源穩(wěn)流驅動電路(1-1)關閉，從而使高壓開關輸出部分(2)得不到信號而停止工作。可適用于單相電源和三相電源，三相電源時，任何一相高壓回路的電流超過設定的保護值，都可以單獨切斷單相或者三相同時切斷。所述的全電路可以封裝在標準固態(tài)繼電器的工業(yè)盒中，灌上絕緣、阻燃、導熱的固化膠即可做成限流保護式固態(tài)繼電器，其中盒外表設有LED指示燈和可調電阻TR端。
本實用新型的具體電路組成和工作原理低壓控制部分電路由三極管Q1、發(fā)光二極管LED1，穩(wěn)壓二極管WD1、電阻R11、R12、R13、R14組成控制電源穩(wěn)流驅動電路(1-1)；光電耦合元件IC組成光電耦合隔離電路(1-2)。當低壓控制電源輸送信號過來后，電阻R13、R14給穩(wěn)壓管WD1提供一個恒定的工作電流，WD1的電壓維持了三極管Q1的基準穩(wěn)定電壓并決定了Q1所連的IC所承受的電壓，Q1的發(fā)射極E與R15串聯(lián)接至控制電源的陰極，R15的阻值決定Q1及IC電流的大小。Q1的集電極與光電耦合元件IC的輸入端串聯(lián)連于控制電源的陽極。當Q1被WD1激發(fā)導通時IC被導通，IC輸出端與高壓開關輸出部分(2)相連。發(fā)光二極管LED1與IC并聯(lián)，若IC工作，則LED1工作發(fā)光。
高壓開關輸出部分由逆并聯(lián)半導體開關元件SCR21、SCR22、電阻R21組成高壓開關電路(2-1)；電阻R22和電容C21組成浪涌吸收電路(2-2)。光電耦合元件IC在其輸入端流過電流時激發(fā)內部光電感應，在輸出端導通將高壓開關電路的兩個可控硅SCR21、SCR22開通，SCR21、SCR22的關閉和開通就是高壓回路的開關動作。C21和R22組成浪涌吸收電路，當高壓回路出現浪涌電壓時，可以吸收以保護主可控硅。
限流保護部分由電流互感器TA、可調電阻TR或固定電阻R31組成限流信號探測電路(3-1)；電阻R32和橋式整流二極管D1～D4組成整流比較取值電路(3-2)；電阻R33、電容C31和可控硅SCR31組成保護動作輸出電路(3-3)。當高壓回路被打開后，高壓回路中有電流流過。電流互感器TA會產生一個相應的輸出電流。TR(R31)與TA連接。當TA有電流輸出時，在TR(R31)的兩端會產生一個與電流相應的電壓，通過調整TR(R31)的大小可以得到與電流相應的不同比例的信號電壓。將在TR(R31)兩端得到的信號電壓經橋式整流電路D1～D4后，流過R32在其兩端變成直流信號電壓。其電壓與SCR31觸發(fā)電壓進行比較，低于觸發(fā)電壓SCR31不開通，高于觸發(fā)電壓則SCR31開通。R33連在SCR31控制端起限流作用。C31并在SCR31控制端起防止SCR31因外界干擾而發(fā)生誤動作。當SCR31被開通后，形成了低壓控制電源的閉合回路，造成Q1的基極電壓不夠，從而無法使Q1導通，導致光電耦合元件IC沒有信號，最終使高壓開關輸出部分關閉。達到限流保護的目的。三相圖和單相圖原理一致，每一相的使用元件都相同。只是保護動作時，不同的保護接線圖可以讓保護動作只切斷故障相或者三相同時切斷。
本實用新型限流保護式固態(tài)繼電器能夠解決原固態(tài)繼電器無保護功能和短路易損壞的缺陷。其電路元件可直接添加于原有固態(tài)繼電器標準工業(yè)盒中。當限流保護式固態(tài)繼電器高壓開關輸出回路中有超設定允許電流流過時，限流保護結構在電流的一個周期內就可動作將固態(tài)繼電器關斷，限制輸出回路故障電流以達到保護固態(tài)繼電器和整個高壓回路的功能。當選用可調式電阻時，此故障電流的值可以現場調整，進行相應的保護整定。
本實用新型所述的實施例僅僅是對本實用新型的優(yōu)選實施方式進行的描述，并非對本實用新型構思和范圍進行限定，在不脫離本實用新型設計思想的前題下，本領域中工程技術人員對本實用新型的技術方案作出的各種變型和改進，均應落入本實用新型的保護范圍，本實用新型請求保護的技術內容，已經全部記載在權利要求書中。
權利要求1.一種限流保護式固態(tài)繼電器，包括低壓控制部分(1)和高壓開關輸出部分(2)，其特征在于本實用新型設置了限流保護部分(3)，及在繼電器殼體上設置了可調電阻TR端，用以調整故障電流值，其中限流保護部分(3)由限流信號探測電路(3-1)、整流比較取值電路(3-2)、保護動作輸出電路(3-3)組成，所述的低壓控制部分(1)接收到外部控制電源信號，通過內部轉換后驅動高壓開關輸出部分(2)進行固態(tài)繼電器的開關動作，限流保護部分(3)探測高壓開關輸出部分(2)接通高壓回路后流過的高壓回路電流，若電流超過設定的保護值，則限流保護部分(3)動作使低壓控制部分(1)和高壓開關輸出部分(2)無法工作，使固態(tài)繼電器停止工作。
2.根據權利要求1所述的限流保護式固態(tài)繼電器，其特征在于所述的低壓控制部分(1)由控制電源穩(wěn)流驅動電路(1-1)和光電耦合隔離電路(1-2)組成，控制電源穩(wěn)流驅動電路(1-1)與光電耦合隔離電路(1-2)相連，當外部控制電源信號輸入時，是直流信號則直接使用，若是交流信號則通過整流變成直流信號，直流信號通過控制電源穩(wěn)流驅動電路(1-1)內的元件穩(wěn)流后使光電耦合隔離電路(1-2)的輸入端接收到此信號，光電耦合隔離電路(1-2)將此低壓電源信號通過輸出端傳送至高壓開關輸出部分(2)。
3.根據權利要求1所述的限流保護式固態(tài)繼電器，其特征在于所述的高壓開關輸出部分(2)包含高壓開關電路(2-1)和浪涌吸收電路(2-2)，高壓開關電路(2-1)中高壓開關元件連接于光電耦合隔離電路(1-2)的輸出端，當光電耦合隔離電路(1-2)的輸出端給出信號，則使高壓開關電路(2-1)的開關元件進行開關動作，浪涌吸收電路(2-2)并連在高壓開關電路(2-1)上以保護高壓開關電路(2-1)中的元件。
4.根據權利要求1所述的限流保護式固態(tài)繼電器，其特征在于所述的限流保護部分(3)由限流信號探測電路(3-1)通過感應高壓開關輸出部分(2)的高壓回路電流得到交流信號電壓，將此交流信號電壓送往整流比較取值電路(3-2)進行整流變成直流，整流比較取值電路(3-2)將此直流電壓信號取值送往保護動作輸出電路(3-3)進行比較，此信號電壓若大于保護動作輸出電路(3-3)的保護動作電壓，則保護動作輸出電路(3-3)保護動作，將低壓控制部分(1)的控制電源穩(wěn)流驅動電路(1-1)關閉，使高壓開關輸出部分(2)得不到信號而停止工作。
5.根據權利要求1所述的限流保護式固態(tài)繼電器，其特征在于可適用于單相電源和三相電源，三相電源時，任何一相高壓回路的電流超過設定的保護值，都可以單獨切斷單相或者三相同時切斷。
6.根據權利要求1或2或3或4或5所述的限流保護式固態(tài)繼電器，其特征在于所述的全電路可以封裝在標準固態(tài)繼電器的工業(yè)盒中，灌上絕緣、阻燃、導熱的固化膠即可做成限流保護式固態(tài)繼電器，其中盒外表設有LED指示燈和可調電阻TR端。
專利摘要本實用新型涉及固態(tài)繼電器，特別指帶限流保護式固態(tài)繼電器。包括低壓控制部分和高壓開關部分，其特點是本實用新型設置了限流保護部分，及在繼電器殼體上設置了可調電阻TR端，用以調整故障電流值，其中限流保護部分由限流信號探測電路、整流比較取值電路、保護動作輸出電路組成，所述的低壓控制部分接收到外部控制電源信號，通過內部轉換后驅動高壓開關輸出部分進行固態(tài)繼電器的開關動作，限流保護部分探測高壓開關輸出部分接通高壓回路后流過的高壓回路電流，若電流超過設定的保護值，則限流保護部分動作使低壓控制部分和高壓開關輸出部分無法工作，使固態(tài)繼電器停止工作。本實用新型具有高壽命和高可靠的性能，幾乎沒有開關瞬態(tài)效應。
文檔編號H02H3/08GK2912059SQ20062005141
公開日2007年6月13日 申請日期2006年6月18日 優(yōu)先權日2006年6月18日
發(fā)明者易寧, 易定華 申請人:易寧