一种直流软启动固体继电器的制作方法

本发明涉及一种固体继电器，特别是一种直流软启动固体继电器。

背景技术：

由于固体继电器具有许多电磁继电器不具备的优势，在军用及工业控制领域得到了广泛的应用。但由于固体继电器存在一定的接通电阻和功耗，在开关电源或容性负载的应用方面，效果不太理想。开关电源（容性负载）在启动瞬间，冲击电流可达稳态电流的十倍以上，很容易造成控制部件的损坏或供电单元的误保护。为了解决该问题，一般采用软启动电路，具体方案有：

1、双继电器串联电阻模式（电路图见附图2）

工作原理：

初始导通时，SSR1接通，SSR2关断，V+通过SSR1的输出开关、串联电阻Rs为负载等效电容C充电，电容C充满电后，SSR2接通，Rs被短路，V+通过SSR1、SSR2的输出开关为RL供电，RL正常工作。

该电路的优点：减小了电路的冲击电流。

该电路的缺点：

（1）使用了两个固体继电器，接通电阻和功耗成倍增加；

（2）需要的Rs的功率较大，体积较大；

（3）需增加延时电路或通过程序控制；

（4）电路复杂。

2、继电器加软启动电路模式（电路图见附图3）

工作原理：

给SSR1加输入电压后，SSR1接通，由于此时C1两端电压为零，即场效应管栅源电压为零，MOS场效应管关断，V+通过SSR1的输出开关、R1为电容C1充电，电容C1两端电压到达MOS场效应管的阈值电压后，场效应管的工作状态由截止逐渐过渡到完全导通，电路中的电流由零逐渐增加到最大，之后RL正常工作。

该电路的优点：减小了电路的冲击电流。

该电路的缺点：

（1）接通电阻和功耗类似于两个固体继电器；

（2）RL悬浮供电，不能接地；

（3）MOS场效应管存在关断延时；

（4）电路复杂。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供一种直流软启动固体继电器。本发明具有能减小接通容性负载时的电流冲击，减小控制回路的串联电阻及功耗，简化控制电路的特点。

技术方案：一种直流软启动固体继电器，是在输入、隔离、驱动电路与输出场效应管的栅极之间连接有电阻和二极管，所述电阻与二极管串联。

前述的直流软启动固体继电器，所述电阻的阻值在10kΩ-100kΩ。

前述的直流软启动固体继电器，所述继电器接通阻性负载时，其接通时间在1ms～20ms之间，负载两端电压上升时间在1ms～20ms之间，所述继电器输出端电压下降时间在1ms～20ms之间。

前述的直流软启动固体继电器，所述继电器具体包括有输入、隔离、驱动电路和输出场效应管，输入、隔离、驱动电路和输出场效应管之间连接有串联的电阻和二极管，电阻和二极管串联后，其两端并联在三极管的发射极和基极之间；三极管的基极与集电极之间并联第二电阻后，其集电极连接输入、隔离、驱动电路；三极管的集电极与发射极之间并联栅源电容后，其集电极连接在所述输出场效应管的源极。

有益效果：

1、使用本发明的继电器后，在继电器开始导通时，负载两端电压缓慢上升，负载电流缓慢增加，避免继电器导通瞬间产生的大电流浪涌冲击，尤其适合开关电源及容性负载控制，同时，减小控制回路的串联电阻及功耗，简化了控制电路。

2、与双继电器串联电阻模式和继电器加软启动电路模式相比，本发明的继电器的功耗能降低50%以上。

3、与继电器加软启动电路模式的关断延时相比，本发明的继电器的输出场效应管不存在关断延时，大大降低了使用的风险。

附图说明

附图1为本发明的工作电路图；

附图2为双继电器串联电阻模式的工作电路图；

附图3为继电器加软启动电路模式的工作电路图。

附图标记说明：1-输入、隔离、驱动电路，V2-输出场效应管，C_GS -栅源电容，V1-三极管，D -二极管，R1-电阻，R2-第二电阻。

本发明的实施例

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。

实施例：一种直流软启动固体继电器，如附图1所示，是在输入、隔离、驱动电路1（输入、隔离、驱动电路1是现有固体继电器上常用的一种电路，以能够实现输入、隔离、驱动为准）与输出场效应管V2的栅极之间连接有电阻R1和二极管D，所述电阻R1与二极管D串联。

所述电阻R1的阻值在10kΩ-100kΩ。

所述继电器接通阻性负载时，其接通时间在1ms～20ms之间，负载两端电压上升时间在1ms～20ms之间，所述继电器输出端电压下降时间在1ms～20ms之间。

所述继电器具体包括有输入、隔离、驱动电路1和输出场效应管V2，输入、隔离、驱动电路1和输出场效应管V2之间连接有串联的电阻R1和二极管D，电阻R1和二极管D串联后，其两端并联在三极管V1的发射极和基极之间；三极管V1的基极与集电极之间并联第二电阻R2后，其集电极连接输入、隔离、驱动电路；三极管V1的集电极与发射极之间并联栅源电容C_GS后，其集电极连接在所述输出场效应管V2的源极。

工作原理：在直流软启动固体继电器的输入端施加输入电压后，驱动电路产生驱动电压，通过电阻R1为栅源电容C_GS充电，随着栅源电容C_GS的电压的逐渐提高，输出场效应管V2逐渐导通，流过输出场效应管V2的电流逐渐加大，直至输出场效应管V2完全导通。由此，避免了继电器接通容性负载的瞬间产生的浪涌电流冲击。

附图1中，三极管V1、第二电阻R2和二极管D组成快速关断电路，在直流软启动固体继电器的输入电压撤除后，驱动电路的输出电压降为0，栅源电容C_GS通过三极管D的 BE结及第二电阻R2放电，形成基极电流I_B，经三极管3放大，形成集电极电流I_C=β×I_B（式中，β为三极管的电流放大倍数），栅源电容C_GS的放电电流为I_E=(1+β)I_B，因三极管 V1的放大作用而快速泄放至零，场效应管截止，直流软启动固体继电器可以快速关断。