一种固态继电器的制作方法

文档序号:12266088阅读:474来源:国知局

本实用新型涉及一种固态继电器,具体涉及一种带故障反馈的固体继电器。



背景技术:

固态继电器(Solid State Relay,缩写SSR),是由微电子电路,分立电子器件,电力电子功率器件组成的无触点开关;是一种两个接线端为输入端,另两个接线端为输出端的四端器件,中间采用隔离器件实现输入输出的电隔离。固态继电器的输入端用微小的控制信号,达到直接驱动大电流负载。

固态继电器由三部分组成:输入电路、隔离(耦合)和输出电路。按输入电压的不同类别,输入电路可分为直流输入电路,交流输入电路和交直流输入电路三种。有些输入控制电路还具有与TTL/CMOS兼容,正负逻辑控制和反相等功能,可以方便的与TTL,MOS逻辑电路连接。隔离(耦合)方式有光电耦合和变压器耦合两种:光电耦合通常使用光电二极管—光电三极管,光电二极管—双向光控可控硅,光伏电池,实现控制侧与负载侧隔离控制;高频变压器耦合是利用输入的控制信号产生的自激高频信号经耦合到次级,经检波整流,逻辑电路处理形成驱动信号。固态继电器的输出电路也可分为直流输出电路,交流输出电路和交直流输出电路等形式。按负载类型,可分为直流固态继电器和交流固态继电器。直流输出时可使用双极性器件或功率场效应管,交流输出时通常使用两个可控硅或一个双向可控硅。而交流固态继电器又可分为单相交流固态继电器和三相交流固态继电器。交流固态继电器,按导通与关断的时机,可分为随机型交流固态继电器和过零型交流固态继电器。

固态继电器在应用过程中常见的失效现象是固体继电器负载输出端功率半导体器件(可控硅)被击穿而导致直通,另一个应用故障是负载回路故障,出现故障后无法及时的得到反馈,进而导致用电隐患。



技术实现要素:

为此,本实用新型提供一种带故障反馈的固体继电器,使得固体继电器发生直通失效或者负载回路发生故障后在很短时间内实现故障的反馈报警功能。使客户能尽快的处理故障。

为达到上述目的,本实用新型提供的一种固态继电器,包括:光电耦合器U1、连接该光电耦合器U1输入端的信号输入电路及连接该光电耦合器U1输出端的可控硅输出电路,还包括一反馈模块,所述反馈模块包括: 光电耦合器U2及MOS管Q3,所述光电耦合器U2的输入端串接在可控硅输出电路上,所述MOS管Q3的栅极连接光电耦合器U2的第一输出端,所述光电耦合器U2的第二输出端连接MOS管Q3的源极,所述MOS管Q3的源极与漏极分别连接该反馈模块的检测反馈端。

本实用新型的一种优选方案,所述光电耦合器U1为双向光电耦合器U1,连接该光电耦合器U1输出端的可控硅输出电路为交流电路,所述反馈模块还包括一整流桥,所述整流桥的交流输入端串接在可控硅输出电路上,所述光电耦合器U2的输入端串接在整流桥的直流输出回路上,进而串接在可控硅输出电路上。

本实用新型的另一种优选方案,所述反馈模块还包括发光二极管D3,所述发光二极管D3串接在可控硅输出电路上。

本实用新型的另一种优选方案,所述MOS管Q3为NMOS管。

通过本实用新型提供的技术方案,具有如下有益效果:

在固态继电器的可控硅输出电路设置一反馈模块,反馈模块的光电耦合器U2与可控硅输出电路串接形成一电回路,光电耦合器U2的输出端控制MOS管Q3的导通状态,若可控硅输出电路出现直通、短路或断路异常,光电耦合器U2无输入信号,光电耦合器U2无法对MOS管Q3的栅极提供信号,MOS管Q3呈截止状态,技术人员可在第一时间得到异常信息并处理故障。

附图说明

图1所示为本实用新型提供的固态继电器的电路示意图。

具体实施方式

为进一步说明各实施例,本实用新型提供有附图。这些附图为本实用新型揭露内容的一部分,其主要用以说明实施例,并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容,本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本实用新型的优点。图中的组件并未按比例绘制,而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

参照图1所示,本实用新型提供的一种固态继电器,包括:光电耦合器U1、连接该光电耦合器U1输入端的信号输入电路10、连接该光电耦合器U1输出端的可控硅输出电路20、以及反馈模块30,光电耦合器U1为双向光电耦合器U1,连接该光电耦合器U1输出端的可控硅输出电路20主要由二个单向可控硅T1反并联所形成的交流可控硅输出电路。

所述反馈模块30包括: 整流桥BD1、光电耦合器U2、NMOS管Q3、发光二极管D3、三极管Q6、TVS二极管D2、电容C1及电阻R9、R10、R11,所述整流桥BD1的交流输入端串接在可控硅输出电路20的电阻R5、R6之间,所述发光二极管D3、光电耦合器U2的输入端与电阻R9串联在整流桥BD1的直流输出回路上,电阻R10一端连接在发光二极管D3与光电耦合器U2之间的节点上,其另一端连接在光电耦合器U2与电阻R9之间的节点上,进而与光电耦合器U2形成并联,起到一个分流作用。三极管Q6为NPN三极管,其集电极连接在发光二极管D3与整流桥BD1的直流输出端的正极之间的节点上,其发射极连接在电阻R9与整流桥BD1的直流输出端的负极之间的节点上,其基极连接在电阻R10与电阻R9之间的节点上。所述NMOS管Q3的栅极连接光电耦合器U2的第一输出端,光电耦合器U2的第二输出端连接NMOS管Q3的源极并连接该反馈模块30的检测反馈负极端4,MOS管Q3的漏极连接该反馈模块30的检测反馈正极端3。所述电容C1、电阻R11并接在光电耦合器U2的输出端,TVS二极管D2反接在检测反馈端(3、4)之间。

本实施例中,固态继电器的信号输入电路10上设置的二极管D1、电阻R1、R2、R3,以及三极管Q1、Q2的连接均为现有技术,是本领域中早已公开的,本领域内的技术人员可根据图1中所示的电路图可清楚得出信号的流向,在此就不再详细描述。

本实施例中,可控硅输出电路20主要由二个单向可控硅T1反并联所形成的交流可控硅输出电路,在其他实施例中,也可以用双向可控硅替代;再来,该可控硅输出电路中,电阻R4与光电耦合器U2并联,此处,电阻R4的阻值设为大阻值,该阻值满足:即使光电耦合器U2处于断开状态,由电阻R4导通的电流也无法带动单向可控硅T1的驱动,电阻R4的作用只是提供给可控硅输出电路一个很小的初始电流。固态继电器的可控硅输出电路20中的其他元器件及连接关系均为现有技术,在此不再详述。

工作时,信号输入电路10的输入极(5、6)外接控制端,可控硅输出电路20的输出极(1、2)外接负载,反馈模块30的检测反馈端(3、4)连接检测装置,控制端输入电信号,光电耦合器U1触发,可控硅输出电路20开始工作,整流桥BD1将交流电转换成直流电并输出至发光二极管D3及光电耦合器U2,发光二极管D3发光,光电耦合器U2触发,光电耦合器U2触发后同时给MOS管Q3的栅极一个信号,MOS管Q3导通。若可控硅输出电路20的单向可控硅T1被击穿形成直通短路或者其他器件毁坏导致短路,则整流桥BD1的交流输入端无电流输入,导致发光二极管D3与光电耦合器U2停止工作,MOS管Q3截止;检测装置检测MOS管Q3的导通状态即可判定该固态继电器的状态是否正常,同时,技术人员也可从发光二极管D3的发光状态直观的判定。

本实施例中,若发光二极管D3与光电耦合器U2的电流过大,电阻R9的电压升高,进而使三极管Q6的基极达到高电平,三极管Q6导通形成分流,减小发光二极管D3与光电耦合器U2的电流,有效预防发光二极管D3与光电耦合器U2被击穿。反馈模块30中的其他元件及连接均为现有技术中常见的方式,如电容C1起到滤波作用,TVS二极管D2起到保护Q3的作用等,是本领域内的技术人员可根据图中的连接方式可轻易掌握的,在此就不一一展开描述。

本实施例中,采用交流固态继电器进行说明,在其他实施例中,也可应用于直流的固态继电器,唯一不同的是,直流的固态继电器的反馈模块不需要整流桥BD1进行整流,直接串接在可控硅输出电路上即可。

通过本实用新型提供的技术方案,在固态继电器的可控硅输出电路设置一反馈模块,反馈模块的光电耦合器U2与可控硅输出电路串接形成一电回路,光电耦合器U2的输出端控制MOS管Q3的导通状态,若可控硅输出电路出现直通、短路或断路异常,光电耦合器U2无输入信号,光电耦合器U2无法对MOS管Q3的栅极提供信号,MOS管Q3呈截止状态,技术人员可在第一时间得到异常信息并处理故障。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型,但所属领域的技术人员应该明白,在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内,在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化,均为本实用新型的保护范围。

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