专利名称：一种直流固态继电器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种继电器，尤其涉及一种直流固态继电器。
背景技术：
在以往的直流电气控制元件一般为电磁式继电器控制，电磁式继电器为机械结 构(如图1)，主要有线圈1、轭铁2、铁心3、衔铁4、弹簧片5、回位弹簧6、动触点7 和静触点8等组成，主要原理为线圈1两端通电，使轭铁2、铁心3构成的电磁元件产 生在线圈电流作用下产生磁性，使其固定在衔铁4上的动触点7在电磁作用下发生动作， 接通静触点8，使负载接通电流，在线圈断电时，磁性消失，在回位弹簧6的作用下，使 衔铁4复位，动触点7与静触点8断开，负载负载失电。电磁式继电器工作的时候，线圈需要消耗一定的功率(一般在1-5W之间)，环 境适应性差，特别在直流大电流下触点切换时电弧引起的触点腐蚀损害了电磁继电器的 使用寿命。
实用新型内容本实用新型针对现有技术的不足，提供一种避免因触点切换时引起的触点腐蚀 问题、避免触点产生电弧、并且产品使用寿命长的直流固态继电器，本新型涉及的直流 固态继电器主要适用于汽车直流控制的开关元件领域，是一种12V和24V通用型固态继 电器，可用于汽车灯光控制，ABS制动系统，汽车喇叭控制，电机控制，空调控制等方 面，可以直接代替直流电磁式继电器，并且解决电磁继电器的线圈功耗大的问题，特别 适用于新能源环保汽车使用。本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下一种直流固态继电器，包括两 个输入端、两个输出端、控制输入动作电压的输入控制模块、仅高电平导通的压控振荡 模块、用于电容隔离产生浮动电压的隔离元件模块和整流驱动功率输出模块，输入端与 输入控制模块连接，整流驱动功率输出模块与输出端连接。本实用新型的有益效果是本实用新型采用整流驱动功率输出模块取代电子开 关器件，避免因触点切换时引起的触点腐蚀问题，并避免触点产生电弧，有效延长了本 实用新型的使用寿命。在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。进一步，所述整流驱动功率输出模块包括由四个二极管组成的桥式整流器、与 所述桥式整流器并联的电阻R3和MOS场效应管，所述MOS场效应管的漏极和源极之间 连接有二极管，所述MOS场效应管的漏极和源极分别与两个输出端相连接。进一步，所述MOS场效应管为N沟道MOS场效应管，所述MOS场效应管栅极 与电流正极相连接，所述二极管正极与MOS场效应管的源极相连接，所述二极管负极与 MOS场效应管的漏极相连接；或所述MOS场效应管为P沟道MOS场效应管，所述MOS场效应管栅极与电流负极相连接，所述二极管正极与MOS场效应管的漏极相连接，所述二极管的负极与MOS 场效应管的源极相连接；或所述MOS场效应管包括至少两个并联的N沟道MOS场效应管，每个MOS场 效应管的栅极都与电流正极相连接，每个MOS场效应管的漏极和源极之间都连接有一个 二极管，所述二极管正极与该MOS场效应管的源极相连接，所述二极管负极与该MOS 场效应管的漏极相连接。进一步，所述输入控制模块包括与非门、稳压二极管和电阻，所述稳压二极管 位于一个输入端与与非门输入端之间，所述电阻位于另一个输入端与与非门输入端之 间。进一步，所述压控振荡模块包括相互串联的两个与非门、与前述两个与非门并 联的与非门、电阻和电容，所述电阻一端与输入控制模块的输出端相连接，所述电阻的 另一端与所述电容串联连接，所述电容的另一端连接于两个相互串联的与非门之间的结 点处。
图1为电磁继电器结构示意图；图2为本实用新型的原理方框图；图3为本实用新型的输入控制模块的电路图；图4为本实用新型的压控振荡模块的电路图；图5为本实用新型的实施例1的整流驱动功率输出模块的电路图；图6为本实用新型的实施例2的整流驱动功率输出模块的电路图；图7为本实用新型的实施例3的整流驱动功率输出模块的电路图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实 用新型，并非用于限定本实用新型的范围。如图2所示本实用新型实施例所述的直流固态继电器，包括两个输入端(1、 2)、两个输出端(3、4)、控制输入动作电压的输入控制模块、仅高电平导通的压控振荡 模块、用于电容隔离产生浮动电压的隔离元件模块和整流驱动功率输出模块，输入端与 输入控制模块连接，整流驱动功率输出模块与输出端连接。如图3所示本实用新型实施例所述的直流固态继电器的输入控制模块，所述输 入控制模块包括与非门、稳压二极管和电阻，所述稳压二极管位于一个输入端与与非门 输入端之间，所述电阻位于另一个输入端与与非门输入端之间，所述稳压二极管Z1，控 制输入动作电压，当输入端1输入电压大于Zl导通电压时，与非门UlA的输入端高电 平，压控震荡器起震；当输入端1电压低于稳压二极管Zl导通电压时，震荡输入端为低 电平不导通，有效解决电压型MOS场效应管的导通与截至。如图4所示本实用新型实施例所述的直流固态继电器的压控振荡模块，所述压 控震荡模块使用与非门U1A、U1B、U1C、电阻Rl、R2和电容Cl组成压控震荡器，震 荡器的工作频率为F2 0.45/R1C1 ； A，B处输出端为震荡输出，输出占空比为50%的方波，A，B输出的方波相位相反；震荡器的输出方波经与非门UlC及IDUD组成的反向 缓冲器输出，耦合单元使用电容进行信号隔离，并将压控震荡器输出的方波经电容C2、 C3耦合，使C2、C3输出端之间形成一个浮动电压，并有效解决输入输出隔离效果。所述整流驱动功率输出模块包括由四个二极管组成的桥式整流器、与所述桥式 整流器并联的电阻R3和与所述直流固态继电器输出端3、4连接的MOS场效应管，所述 MOS场效应管与二极管并联，所述MOS场效应管P极与电流正极连接，N极与电流负极 连接，该电路可以设计多种驱动电压型MOS场效应管电路。如图5所示本实用新型实施例1所述的直流固态继电器的整流驱动功率输出模 块，所述MOS场效应管为N沟道MOS场效应管，所述MOS场效应管栅极与电流正极 相连接，所述二极管正极与MOS场效应管的源极相连接，所述二极管负极与MOS场效 应管的漏极相连接，MOS场效应管采用N沟道MOS场效应管，经过耦合单元的产生的 浮动电压，由D1-D4 二极管组成的桥式整流器整流，在R3上产生一个浮动的直流电压， 此浮动的直流电压接在增强型N沟道MOS场效应管的栅极(G)与源级(S)之间，即提供 Vgs,则MOS场效应管将形成N型导电沟道，若MOS场效应管的漏极(S)接电源，源 级(S)接负载到电源负极，则MOS场效应管导通，负载接通，相当于电磁继电器触点闭合。[0027]如图6所示本实用新型实施例2所述的直流固态继电器的整流驱动功率输出模 块，所述MOS场效应管为P沟道MOS场效应管，所述MOS场效应管栅极与电流负极相 连接，所述二极管正极与MOS场效应管的漏极相连接，所述二极管的负极与MOS场效 应管的源极相连接，驱动原理同驱动N沟道MOS场效应管相同。如图7所示本实用新型实施例3所述的直流固态继电器的整流驱动功率输出模 块，当输出电流较大，可以采用多个功率MOS场效应管并联输出，所述MOS场效应管 包括至少两个并联的N沟道MOS场效应管，每个MOS场效应管的栅极都与电流正极相 连接，每个MOS场效应管的漏极和源极之间都连接有一个二极管，所述二极管正极与该 MOS场效应管的源极相连接，所述二极管负极与该MOS场效应管的漏极相连接。当输入端1、2电压低至Zl截至电压，压控震荡器不工作，R3两端无浮动电 压，即Vgs = 0，MOS场效应管不导通，负载断开，相当于电磁继电器触点断开。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实 用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新 型的保护范围之内。
权利要求1.一种直流固态继电器，包括两个输入端和两个输出端，其特征在于，还包括依次 连接的控制输入动作电压的输入控制模块、仅高电平导通的压控振荡模块、用于电容隔 离产生浮动电压的隔离元件模块和整流驱动功率输出模块，所述两个输入端与输入控制 模块连接，整流驱动功率输出模块与所述两个输出端连接。
2.根据权利要求1所述的直流固态继电器，其特征在于，所述整流驱动功率输出模块 包括由四个二极管组成的桥式整流器、与所述桥式整流器并联的电阻R3和MOS场效应 管，所述MOS场效应管的漏极和源极之间连接有二极管，所述MOS场效应管的漏极和 源极分别与两个输出端相连接。
3.根据权利要求2所述的直流固态继电器，其特征在于，所述MOS场效应管为N沟 道MOS场效应管，所述MOS场效应管栅极与电流正极相连接，所述二极管正极与MOS 场效应管的源极相连接，所述二极管负极与MOS场效应管的漏极相连接；或所述MOS场效应管为P沟道MOS场效应管，所述MOS场效应管栅极与电流负极 相连接，所述二极管正极与MOS场效应管的漏极相连接，所述二极管的负极与MOS场 效应管的源极相连接；或所述MOS场效应管包括至少两个并联的N沟道MOS场效应管，每个MOS场效应 管的栅极都与电流正极相连接，每个MOS场效应管的漏极和源极之间都连接有一个二极 管，所述二极管正极与该MOS场效应管的源极相连接，所述二极管负极与该MOS场效 应管的漏极相连接。
4.根据权利要求1至3任一项所述的直流固态继电器，其特征在于，所述输入控制模 块包括与非门、稳压二极管和电阻，所述稳压二极管的正极与非门的输入端相连接，所 述稳压二极管负极与一个输入端相连接，所述电阻位于另一个输入端与与非门的输入端 之间。
5.根据权利要求4所述的直流固态继电器，其特征在于，所述压控振荡模块包括相互 串联的两个与非门、与前述两个与非门并联的与非门、电阻和电容，所述电阻一端与输 入控制模块的输出端相连接，所述电阻的另一端与所述电容串联连接，所述电容的另一 端连接于两个相互串联的与非门之间的结点处。
6.根据权利要求1至3任一项所述的直流固态继电器，其特征在于，所述压控振荡模 块包括相互串联的两个与非门、与前述两个与非门并联的与非门、电阻和电容，所述电 阻一端与输入控制模块的输出端相连接，所述电阻的另一端与所述电容串联连接，所述 电容的另一端连接于两个相互串联的与非门之间的结点处。
专利摘要本实用新型涉及一种直流固态继电器，主要是针对现有电磁式继电器的不足，采用整流驱动功率输出模块取代电子开关器件，避免因触点切换时引起的触点腐蚀问题，并避免触点产生电弧，有效延长了本实用新型的使用寿命，本实用新型所述的直流固态继电器包括两个输入端、两个输出端、控制输入动作电压的输入控制模块、仅高电平导通的压控振荡模块、用于电容隔离产生浮动电压的隔离元件模块和整流驱动功率输出模块，输入端与输入控制模块连接，整流驱动功率输出模块与输出端连接。
文档编号H03K17/785GK201797495SQ20102028831
公开日2011年4月13日 申请日期2010年8月11日 优先权日2010年8月11日
发明者廖志军 申请人:廖志军