一种智能固态继电器的制作方法

本发明涉及固态继电器应用的工业和自动化设备领域，特别涉及一种智能固态继电器。

背景技术：

目前在工业和自动化设备领域中广泛使用的固态继电器，均是采用以单向或双向可控硅芯片作为核心功率控制器件的基础上，加上触发控制电路组成一个电子开关器件统称为固态继电器，应用于各类工业和自动化设备中用以替代传统的电磁式接触器。由于电磁式接触器工作原理和特定的结构问题，使得电磁式接触器天然的存在着一些弊端，在电气设备的使用过程中存在着很大的隐患，容易造成工作不可靠以及各种故障，触点的灼熔或粘连甚至会引发火灾等灾害性的事故发生。同时现有的固态继电器，虽然解决了电磁式接触器特定的结构问题，突破了电磁式接触器的工作原理，但是同样存在着明显的缺陷和有待改进和克服的问题。比如，由于是采用单向或双向可控硅芯片作为核心功率控制器件，在工作中特别是在大功率负载的应用中，可控硅会产生较大功耗和发热等的问题，从而影响了固态继电器工作的稳定性和可靠性，固态继电器损坏的形式往往是可控硅的热击穿以及负载的过流或泄露所造成。为了减少温升在设计时会放大单向或双向可控硅芯片功率容量，同时在使用中往往会要求用户将固态继电器额定功率对负载功率减额使用，由此造成了用户的使用成本的增加，浪费了固态继电器的核心器件，单向或双向可控硅芯片的实际使用价值。

技术实现要素：

本发明一种智能固态继电器，是为了解决现有的固态继电器和电磁式接触器所存在着明显的缺陷，以及有待改进和克服的问题，更好地在工业和自动化设备领域中的应用，特别是在一些易燃易爆场合、湿热和震动场合、开关频繁切换场合、矿山和油气田等需要防火防灾场合的使用，由于电磁式接触器不易安全可靠地使用和电磁干扰等的问题。提供一种智能固态继电器具有智能的识别负载的工作状况，感知工作环境和条件的变化，从而采取主动限流与控温措施，实现智能的对负载监测和保护工作。

为了到达上述的发明目标，提出如下的技术方案：

本发明一种智能固态继电器：是由一只金属浇铸或压铸成型的底座盒(1)与单向或双向可控硅裸片(2)，在单向或双向可控硅裸片(2)的底部复合有一层双面覆铜陶瓷片(3)，单向或双向可控硅裸片(2)的上层设有一个耐高温绝缘隔离保护层(4)，在绝缘隔离保护层的(4)上设有单向或双向可控硅的触发和控制电路(5)，设有过流和过温保护的自恢复保险丝(6)，通过(2)(5)(6)组成一个过流和过温控制与触发保护电路后，采用具有导热特性的固化胶固化封装成一体，与输入端控制电路(7)上盖盒(8)保护罩(9)组合成一个智能的电子开关或固态调压器，其特征是所述的单向或双向可控硅裸片(2)和(3)(1)采用熔焊成为一体后，与所述的触发和控制电路(5)和自恢复保险丝(6)采用有热传导特性的环氧树脂灌装于底座盒(1)中固化，组合成一个整体的有自动热平衡与过流过温监测和保护的可控硅功率保护器件，通过与所述的输入端控制电路(7)构成电路控制回路后，和上盖盒(8)封装构成一个完整的智能固态继电器。

所述的一种智能固态继电器，底座盒(1)是采用铝合金浇铸或压铸成型的。

所述的一种智能固态继电器，单向或双向可控硅裸片(2)是一个未封装的半成品裸露芯片。

所述的一种智能固态继电器，双面覆铜陶瓷片(3)的二面覆有用于熔焊的铜箔层。

所述的一种智能固态继电器，输入端控制电路(7)是一个电子开关控制电路或固态调压器控制电路。

所述的一种智能固态继电器，触发和控制电路(5)和自恢复保险丝(6)组成单向或双向可控硅芯片结温的探测和控制保护电路。

本发明的有益效果：区别于现有的固态继电器，本发明一种智能固态继电器具有智能过流过温的保护和自动热平衡功能，通过监测和控制单向或双向可控硅芯片的结温，可以有效提升和扩大对单向或双向可控硅芯片的安全使用效能范围，经过实测和现有的固态继电器对比提升有效使用功率在30％以上。

附图说明

图1、是本发明的结构示意图：

铝合金底座盒(1)、可控硅裸片(2)、双面覆铜陶瓷片(3)、绝缘隔离保护层(4)、触发和控制电路(5)、自恢复保险丝(6)、输入端控制电路(7)、上盖盒(8)、保护罩(9)。

图2、是本发明的俯视示意图：

负载输出端接线柱(10)、工作指示灯(11)、声光或灯光报警指示(12)、输入控制端接线柱(13)、产品类别铭牌(14)。

图3、是本发明的触发、控制和保护电路示意图：

输入控制端(A1)、直流或交流输入模块(A2)、电子开关电路或电子调压电路模块(A3)、光电隔离耦合器(A4)、负载控制端(B1)、负载控制端(B2)、触发控制输入端(B3)、双向可控硅裸片(2)、触发和控制电路(5)、自恢复保险丝(6)、工作指示灯(11)、声光或灯光报警指示(12)。

具体实施方法

现有的固态继电器损坏形式，往往是可控硅芯片过流和过温所造成。当负载出现异常情况，发生短路或泄漏时，过量的电流通过可控硅芯片，会使芯片内部的温度快速上升。为了更好地传导固态继电器工作时所产生的热量，以及保护可控硅芯片不被热击穿而损坏，对于固态继电器的核心器件保护显得尤为重要。本发明一种智能固态继电器采用如下方案予以解决：

为了更好地传导固态继电器工作时所产生的热量，优选地，智能固态继电器采用金属浇铸或压铸成型的底座盒(1)有利于可控硅功率器件的热量传导和散发。

为了更好和有效的减少双面覆铜陶瓷片(3)与金属底座盒(1)的接触电阻值。优选地，采用半成品裸露芯片通过高温熔焊实现可控硅裸片(2)双面覆铜陶瓷片(3)铝合金底座盒(1)熔焊为一体后，与单向或双向可控硅的触发和控制电路(5)和自恢复保险丝(6)灌装成一个整体的有自动热平衡功能的，过流过温监测和保护功能的可控硅功率保护器件。

其中触发和控制电路(5)和自恢复保险丝(6)是可控硅芯片的过流过温监测和保护电路，输入端控制电路(7)可以有多种形式的方案可配合应用；比如交流控制交流、直流控制交流的，以及固态调压控制电路等等。触发和控制电路(5)自恢复保险丝(6)，和输入端控制电路(7)二者的电路连接采用光电隔离耦合器。

为了更好地实现和提升对可控硅芯片的有效使用效率。优选地，采用触发和控制电路(5)和自恢复保险丝(6)单向或双向可控硅裸片(2)铝合金底座盒(1)灌装成一体，通过控制和调整单向或双向可控硅芯片的结温，与输入端控制电路(7)配合实现对负载的智能监测和控制。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明的，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对上述的实施例的变化、变形都将落在本发明的权利要求书的范围内。