專利名稱：固態(tài)繼電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種固態(tài)繼電器(SSR)，尤其是一種使用直流輸出型光電耦合器驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)元件的交流輸出型固態(tài)繼電器，特別是通過(guò)在交流電壓VAC上疊加一組偏置電源，實(shí)現(xiàn)直流輸出型光電耦合器取代交流輸出型光電耦合器完成對(duì)開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)的固態(tài)繼電器。
背景技術(shù)：
在已有的交流輸出型固態(tài)繼電器中，開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)器件的供電來(lái)自交流電源VAC。圖1表示已有的一種固態(tài)繼電器的主要部分結(jié)構(gòu)圖。在圖1中，固態(tài)繼電器包括輸入電路2、光電耦合器6、電阻器R2、晶閘管7；在輸入端子I1、I2之間施加直流電源VDC(或交流電源)，并在輸出端子O1、O2上連接負(fù)載LD，在負(fù)載LD上施加交流電源VAC。而且，負(fù)載LD由電阻器、電動(dòng)機(jī)等構(gòu)成。輸入電路2為光電耦合器6的發(fā)光二極管提供控制信號(hào)，光電耦合器6由發(fā)光二極管和雙向光電晶閘管(可控硅)構(gòu)成。當(dāng)從輸入電路2供給控制信號(hào)時(shí)，發(fā)光二極管發(fā)光，并使受光的光電晶閘管進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，在電阻器R2、R3中就有交流電流流過(guò)。晶閘管7作為開(kāi)關(guān)元件由雙向可控硅構(gòu)成，當(dāng)R3上的電壓降達(dá)到晶閘管7的柵極閥值電壓時(shí)，雙向可控硅進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，從而使輸出端子O1、O2間短路，在負(fù)載LD中有交流電流流過(guò)，驅(qū)動(dòng)負(fù)載LD。反之，若來(lái)自輸入電路2的控制信號(hào)停止，則光電耦合器6截止，晶閘管7也截止，于是輸出端子O1、O2間開(kāi)路，從而使交流電流中斷，停止負(fù)載LD的驅(qū)動(dòng)。
由于已有的固態(tài)繼電器是使用交流輸出型光電耦合器(由發(fā)光二極管和雙向光電晶閘管構(gòu)成)驅(qū)動(dòng)晶閘管開(kāi)關(guān)元件，使得固態(tài)繼電器的成本居高不下。其次，在已有的固態(tài)繼電器電路中，由于交流輸出型光電耦合器的供電電源是來(lái)自交流電源VAC，因此比較容易遭受固態(tài)繼電器自身的接通或截止?fàn)顟B(tài)變化以及來(lái)自電網(wǎng)上干擾的影響，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成固態(tài)繼電器誤動(dòng)作。
另外，已確認(rèn)在已有的固態(tài)繼電器中，驅(qū)動(dòng)器件由于沒(méi)有過(guò)流保護(hù)措施，固態(tài)繼電器常有炸裂現(xiàn)象發(fā)生，造成安全隱患。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種成本低、性能優(yōu)良的固態(tài)繼電器。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用通過(guò)增加偏置電源，改變驅(qū)動(dòng)器件的供電方式的技術(shù)方案，具有根據(jù)從輸入電路供給的控制信號(hào)來(lái)控制流過(guò)外部負(fù)載的導(dǎo)通或截止(非導(dǎo)通)的開(kāi)關(guān)元件，直流輸出型光電耦合器依靠在交流電壓VAC上疊加的一組偏置電源的供電，完成對(duì)開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)。
本實(shí)用新型設(shè)有殼體，殼體內(nèi)設(shè)有電路印刷板、輸入電路、隔離電路和開(kāi)關(guān)元件，輸入電路、隔離電路和開(kāi)關(guān)元件設(shè)于印刷電路板上；輸入電路的輸入端外接電源，所說(shuō)的電源可為直流電源或交流電源；隔離電路的輸入端接輸入電路的輸出端，隔離電路的一輸出端接開(kāi)關(guān)元件的觸發(fā)信號(hào)輸入端，隔離電路的另一輸出端外接偏置電源開(kāi)關(guān)元件的一輸出端外接負(fù)載，開(kāi)關(guān)元件的另一輸出端外接交流電源與偏置電源一端的接點(diǎn)。
所說(shuō)的隔離電路為直流輸出型光電耦合器或三極管輸出型光電耦合器。
在隔離電路的輸出端可接緩沖放大電路，以增大對(duì)開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)電流。在緩沖放大電路與開(kāi)關(guān)元件的觸發(fā)信號(hào)輸入端之間可設(shè)有過(guò)流保護(hù)元件，過(guò)流保護(hù)元件可選用電阻器，例如熔斷電阻。在開(kāi)關(guān)元件觸發(fā)信號(hào)輸入端與外接電源和偏置電源接點(diǎn)之間可設(shè)電壓指數(shù)上升率(DV/DT)抑制元件，電壓指數(shù)上升率抑制元件可選用電容器，例如瓷片電容。
本實(shí)用新型具有根據(jù)從輸入電路供給的控制信號(hào)來(lái)控制流過(guò)外部負(fù)載的電流的導(dǎo)通或截止(非導(dǎo)通)的開(kāi)關(guān)元件，直流輸出型光電耦合器依靠偏置電源的供電取代交流輸出型光電耦合器實(shí)現(xiàn)對(duì)開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)控制，從而驅(qū)動(dòng)性能更穩(wěn)定，而且大幅度降低固態(tài)繼電器的成本。此外，本實(shí)用新型設(shè)置有過(guò)流保護(hù)元件和電壓指數(shù)上升率DV/DT抑制元件，從而提高固態(tài)繼電器的耐電壓指數(shù)上升率DV/DT的能力。


圖1為已有的一種固態(tài)繼電器的主要部件組成圖。
圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的電路組成框圖。
圖3本實(shí)用新型實(shí)施例的電路組成原理圖。
具體實(shí)施方式
以下實(shí)施例將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。
本實(shí)用新型通過(guò)在交流電壓VAC上疊加一組偏置電源，為直流輸出型光電耦合器提供電源，完成對(duì)開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通或截止(非導(dǎo)通)狀態(tài)的控制，由此實(shí)現(xiàn)固態(tài)繼電器成本的大幅降低。
如圖2所示，固態(tài)繼電器1設(shè)有輸入電路2、光電耦合器3、緩沖放大電路4、過(guò)流保護(hù)元件FR1、開(kāi)關(guān)元件5，輸入電路2的輸入端外接直流電源VDC1(或交流電源)。開(kāi)關(guān)元件5的一輸出端外接負(fù)載，另一輸出端外接交流電源VAC與偏置電源VDC2一端連接點(diǎn)，偏置電源的另一端接固態(tài)繼電器的過(guò)流保護(hù)元件或緩沖放大電路。
如圖3所示，固態(tài)繼電器1設(shè)置有輸入電路2、光電耦合器3、緩沖放大電路4、過(guò)流保護(hù)元件FR1、電壓指數(shù)上升率抑制元件C1(瓷片電容)、開(kāi)關(guān)元件5、輸入端子I1與I2、輸出端子O1與O2、偏置端子O2與O3(其中偏置端子O2與輸出端子O2共用)。輸入端子I1、I2連接到外部的直流電源VDC1，輸出端子O1、O2連接到外部負(fù)載LD和交流電源VAC，偏置端子O2、O3連接到外部的直流偏置電源VDC2。
輸入電路2為光電耦合器3的發(fā)光二極管提供控制信號(hào)，光電耦合器3由發(fā)光二極管和光敏三極管構(gòu)成，當(dāng)從輸入電路2供給控制信號(hào)時(shí)，發(fā)光二極管發(fā)光，并使受光的光敏三極管進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，使緩沖放大電路4也進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，通過(guò)偏置電源VDC2的供電，在過(guò)流保護(hù)元件(熔斷電阻)FR1、開(kāi)關(guān)元件(晶閘管)5的觸發(fā)端(柵極)中有直流電流流過(guò)，使開(kāi)關(guān)元件(晶閘管)5進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，從而使輸出端子O1、O2間短路，在負(fù)載LD中有交流電流流過(guò)，驅(qū)動(dòng)負(fù)載LD。
相反，若來(lái)自輸入電路2的控制信號(hào)停止，則光電耦合器3截止，緩沖放大電路4截止，晶閘管5也截止，于是輸出端子O1、O2間開(kāi)路，從而使交流電流中斷，停止對(duì)負(fù)載LD的驅(qū)動(dòng)。
其中過(guò)流保護(hù)元件(熔斷電阻)FR1具有過(guò)電流保護(hù)作用，瓷片電容C1用于抑制晶閘管5柵極和另一端之間的瞬變電壓，從而提高固態(tài)繼電器的耐電壓指數(shù)上升率的能力。
本實(shí)用新型設(shè)置有根據(jù)從輸入電路供給的控制信號(hào)來(lái)控制流過(guò)外部負(fù)載的電流的導(dǎo)通或截止(非導(dǎo)通)的開(kāi)關(guān)元件，直流輸出型光電耦合器依靠在交流電壓VAC上疊加的一組偏置電源的供電，實(shí)現(xiàn)對(duì)開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)。由于驅(qū)動(dòng)電流來(lái)自穩(wěn)定的偏置電源而不是依賴交流電源VAC，使得驅(qū)動(dòng)性能更穩(wěn)定可靠；直流輸出型光電耦合器的價(jià)格遠(yuǎn)低于交流輸出型光電耦合器，使得固態(tài)繼電器成本得以大幅下降。
權(quán)利要求1.固態(tài)繼電器，設(shè)有殼體，殼體內(nèi)設(shè)有電路印刷板、輸入電路、隔離電路和開(kāi)關(guān)元件，輸入電路、隔離電路和開(kāi)關(guān)元件設(shè)于印刷電路板上，輸入電路的輸入端外接電源，其特征在于隔離電路的輸入端接輸入電路的輸出端，隔離電路的一輸出端接開(kāi)關(guān)元件的觸發(fā)信號(hào)輸入端，隔離電路的另一輸出端外接偏置電源；開(kāi)關(guān)元件的一輸出端外接負(fù)載，開(kāi)關(guān)元件的另一輸出端外接交流電源與偏置電源一端的接點(diǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的固態(tài)繼電器，其特征在于所說(shuō)的隔離電路為直流輸出型光電耦合器或三極管輸出型光電耦合器。
3.如權(quán)利要求1所述的固態(tài)繼電器，其特征在于在隔離電路的輸出端接緩沖放大電路。
4.如權(quán)利要求3所述的固態(tài)繼電器，其特征在于在緩沖放大電路與開(kāi)關(guān)元件的觸發(fā)信號(hào)輸入端之間設(shè)有過(guò)流保護(hù)元件。
5.如權(quán)利要求4所述的固態(tài)繼電器，其特征在于過(guò)流保護(hù)元件選用熔斷電阻。
6.如權(quán)利要求1所述的固態(tài)繼電器，其特征在于在開(kāi)關(guān)元件輸入端與外接電源和偏置電源接點(diǎn)之間設(shè)電壓指數(shù)上升率抑制元件。
7.如權(quán)利要求6所述的固態(tài)繼電器，其特征在于電壓指數(shù)上升率抑制元件選用瓷片電容。
專利摘要固態(tài)繼電器，涉及一種固態(tài)繼電器，尤其是一種使用直流輸出型光電耦合器驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)元件的交流輸出型固態(tài)繼電器。設(shè)有輸入電路、隔離電路和開(kāi)關(guān)元件，輸入電路輸入端外接電源，隔離電路輸入端接輸入電路輸出端，隔離電路一輸出端接開(kāi)關(guān)元件觸發(fā)信號(hào)輸入端，隔離電路另一輸出端外接偏置電源；開(kāi)關(guān)元件一輸出端外接負(fù)載，開(kāi)關(guān)元件另一輸出端外接交流電源與偏置電源一端的接點(diǎn)。具有根據(jù)從輸入電路供給的控制信號(hào)來(lái)控制流過(guò)外部負(fù)載的電流的導(dǎo)通或截止的開(kāi)關(guān)元件，直流輸出型光電耦合器依靠偏置電源的供電取代交流輸出型光電耦合器實(shí)現(xiàn)對(duì)開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)控制，驅(qū)動(dòng)性能更穩(wěn)定，降低成本。另設(shè)有過(guò)流保護(hù)和電壓指數(shù)上升率抑制元件。
文檔編號(hào)H03K17/78GK2735662SQ200420089510
公開(kāi)日2005年10月19日 申請(qǐng)日期2004年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月14日
發(fā)明者李云孝 申請(qǐng)人:李云孝