专利名称：固态继电器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种固态继电器(SSR)，尤其是一种使用直流输出型光电耦合器驱动开关元件的交流输出型固态继电器，特别是通过在交流电压VAC上叠加一组偏置电源，实现直流输出型光电耦合器取代交流输出型光电耦合器完成对开关元件驱动的固态继电器。
背景技术：
在已有的交流输出型固态继电器中，开关元件的驱动器件的供电来自交流电源VAC。图1表示已有的一种固态继电器的主要部分结构图。在图1中，固态继电器包括输入电路2、光电耦合器6、电阻器R2、晶闸管7；在输入端子I1、I2之间施加直流电源VDC(或交流电源)，并在输出端子O1、O2上连接负载LD，在负载LD上施加交流电源VAC。而且，负载LD由电阻器、电动机等构成。输入电路2为光电耦合器6的发光二极管提供控制信号，光电耦合器6由发光二极管和双向光电晶闸管(可控硅)构成。当从输入电路2供给控制信号时，发光二极管发光，并使受光的光电晶闸管进入导通状态，在电阻器R2、R3中就有交流电流流过。晶闸管7作为开关元件由双向可控硅构成，当R3上的电压降达到晶闸管7的栅极阀值电压时，双向可控硅进入导通状态，从而使输出端子O1、O2间短路，在负载LD中有交流电流流过，驱动负载LD。反之，若来自输入电路2的控制信号停止，则光电耦合器6截止，晶闸管7也截止，于是输出端子O1、O2间开路，从而使交流电流中断，停止负载LD的驱动。
由于已有的固态继电器是使用交流输出型光电耦合器(由发光二极管和双向光电晶闸管构成)驱动晶闸管开关元件，使得固态继电器的成本居高不下。其次，在已有的固态继电器电路中，由于交流输出型光电耦合器的供电电源是来自交流电源VAC，因此比较容易遭受固态继电器自身的接通或截止状态变化以及来自电网上干扰的影响，严重时会造成固态继电器误动作。
另外，已确认在已有的固态继电器中，驱动器件由于没有过流保护措施，固态继电器常有炸裂现象发生，造成安全隐患。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种成本低、性能优良的固态继电器。
为了实现上述目的，本实用新型采用通过增加偏置电源，改变驱动器件的供电方式的技术方案，具有根据从输入电路供给的控制信号来控制流过外部负载的导通或截止(非导通)的开关元件，直流输出型光电耦合器依靠在交流电压VAC上叠加的一组偏置电源的供电，完成对开关元件的驱动。
本实用新型设有壳体，壳体内设有电路印刷板、输入电路、隔离电路和开关元件，输入电路、隔离电路和开关元件设于印刷电路板上；输入电路的输入端外接电源，所说的电源可为直流电源或交流电源；隔离电路的输入端接输入电路的输出端，隔离电路的一输出端接开关元件的触发信号输入端，隔离电路的另一输出端外接偏置电源开关元件的一输出端外接负载，开关元件的另一输出端外接交流电源与偏置电源一端的接点。
所说的隔离电路为直流输出型光电耦合器或三极管输出型光电耦合器。
在隔离电路的输出端可接缓冲放大电路，以增大对开关元件的驱动电流。在缓冲放大电路与开关元件的触发信号输入端之间可设有过流保护元件，过流保护元件可选用电阻器，例如熔断电阻。在开关元件触发信号输入端与外接电源和偏置电源接点之间可设电压指数上升率(DV/DT)抑制元件，电压指数上升率抑制元件可选用电容器，例如瓷片电容。
本实用新型具有根据从输入电路供给的控制信号来控制流过外部负载的电流的导通或截止(非导通)的开关元件，直流输出型光电耦合器依靠偏置电源的供电取代交流输出型光电耦合器实现对开关元件的驱动控制，从而驱动性能更稳定，而且大幅度降低固态继电器的成本。此外，本实用新型设置有过流保护元件和电压指数上升率DV/DT抑制元件，从而提高固态继电器的耐电压指数上升率DV/DT的能力。
图1为已有的一种固态继电器的主要部件组成图。
图2为本实用新型实施例的电路组成框图。
图3本实用新型实施例的电路组成原理图。
具体实施方式
以下实施例将结合附图对本实用新型作进一步的说明。
本实用新型通过在交流电压VAC上叠加一组偏置电源，为直流输出型光电耦合器提供电源，完成对开关元件的导通或截止(非导通)状态的控制，由此实现固态继电器成本的大幅降低。
如图2所示，固态继电器1设有输入电路2、光电耦合器3、缓冲放大电路4、过流保护元件FR1、开关元件5，输入电路2的输入端外接直流电源VDC1(或交流电源)。开关元件5的一输出端外接负载，另一输出端外接交流电源VAC与偏置电源VDC2一端连接点，偏置电源的另一端接固态继电器的过流保护元件或缓冲放大电路。
如图3所示，固态继电器1设置有输入电路2、光电耦合器3、缓冲放大电路4、过流保护元件FR1、电压指数上升率抑制元件C1(瓷片电容)、开关元件5、输入端子I1与I2、输出端子O1与O2、偏置端子O2与O3(其中偏置端子O2与输出端子O2共用)。输入端子I1、I2连接到外部的直流电源VDC1，输出端子O1、O2连接到外部负载LD和交流电源VAC，偏置端子O2、O3连接到外部的直流偏置电源VDC2。
输入电路2为光电耦合器3的发光二极管提供控制信号，光电耦合器3由发光二极管和光敏三极管构成，当从输入电路2供给控制信号时，发光二极管发光，并使受光的光敏三极管进入导通状态，使缓冲放大电路4也进入导通状态，通过偏置电源VDC2的供电，在过流保护元件(熔断电阻)FR1、开关元件(晶闸管)5的触发端(栅极)中有直流电流流过，使开关元件(晶闸管)5进入导通状态，从而使输出端子O1、O2间短路，在负载LD中有交流电流流过，驱动负载LD。
相反，若来自输入电路2的控制信号停止，则光电耦合器3截止，缓冲放大电路4截止，晶闸管5也截止，于是输出端子O1、O2间开路，从而使交流电流中断，停止对负载LD的驱动。
其中过流保护元件(熔断电阻)FR1具有过电流保护作用，瓷片电容C1用于抑制晶闸管5栅极和另一端之间的瞬变电压，从而提高固态继电器的耐电压指数上升率的能力。
本实用新型设置有根据从输入电路供给的控制信号来控制流过外部负载的电流的导通或截止(非导通)的开关元件，直流输出型光电耦合器依靠在交流电压VAC上叠加的一组偏置电源的供电，实现对开关元件的驱动。由于驱动电流来自稳定的偏置电源而不是依赖交流电源VAC，使得驱动性能更稳定可靠；直流输出型光电耦合器的价格远低于交流输出型光电耦合器，使得固态继电器成本得以大幅下降。
权利要求1.固态继电器，设有壳体，壳体内设有电路印刷板、输入电路、隔离电路和开关元件，输入电路、隔离电路和开关元件设于印刷电路板上，输入电路的输入端外接电源，其特征在于隔离电路的输入端接输入电路的输出端，隔离电路的一输出端接开关元件的触发信号输入端，隔离电路的另一输出端外接偏置电源；开关元件的一输出端外接负载，开关元件的另一输出端外接交流电源与偏置电源一端的接点。
2.如权利要求1所述的固态继电器，其特征在于所说的隔离电路为直流输出型光电耦合器或三极管输出型光电耦合器。
3.如权利要求1所述的固态继电器，其特征在于在隔离电路的输出端接缓冲放大电路。
4.如权利要求3所述的固态继电器，其特征在于在缓冲放大电路与开关元件的触发信号输入端之间设有过流保护元件。
5.如权利要求4所述的固态继电器，其特征在于过流保护元件选用熔断电阻。
6.如权利要求1所述的固态继电器，其特征在于在开关元件输入端与外接电源和偏置电源接点之间设电压指数上升率抑制元件。
7.如权利要求6所述的固态继电器，其特征在于电压指数上升率抑制元件选用瓷片电容。
专利摘要固态继电器，涉及一种固态继电器，尤其是一种使用直流输出型光电耦合器驱动开关元件的交流输出型固态继电器。设有输入电路、隔离电路和开关元件，输入电路输入端外接电源，隔离电路输入端接输入电路输出端，隔离电路一输出端接开关元件触发信号输入端，隔离电路另一输出端外接偏置电源；开关元件一输出端外接负载，开关元件另一输出端外接交流电源与偏置电源一端的接点。具有根据从输入电路供给的控制信号来控制流过外部负载的电流的导通或截止的开关元件，直流输出型光电耦合器依靠偏置电源的供电取代交流输出型光电耦合器实现对开关元件的驱动控制，驱动性能更稳定，降低成本。另设有过流保护和电压指数上升率抑制元件。
文档编号H03K17/78GK2735662SQ200420089510
公开日2005年10月19日 申请日期2004年8月14日 优先权日2004年8月14日
发明者李云孝 申请人:李云孝