专利名称：一种直流固态继电器的制作方法
技术领域：
本发明属于继电器领域，涉及一种固态继电器，尤其涉及一种低损耗、长寿命且动作值或返回值参数可调的高速小型直流固态继电器结构。
背景技术：
固态继电器是一种无触点电子开关，其是由电子元件组成的，较之电磁型继电器，具有工作可靠、对外界干扰小、能与逻辑电路兼容、抗干扰能力强、开关速度快和使用方便等一系列优点，因此具有很宽的应用领域，可扩展到传统的电磁继电器无法应用的领域。 但固态继电器的控制电路比较复杂、对元件的可靠性要求较高，所以固态继电器的应用也受到一定的限制。可以预见，固态继电器将朝着小型、薄型方向发展，而现代的设备对固态继电器的动作速度提出了更高的要求，另外，现有的固态继电器导通和关断的临界电压近似相同，在临界电压附近往往不能够准确动作，容易发生临界抖动现象，这就要求继电器的导通电压和截止电压之间具有一定的调节裕度。基于以上对现有固态继电器的优缺点分析，本发明人对现有的固态继电器结构进行深入研究，并经多次试验，本案由此产生。
发明内容
本发明所要解决的技术问题，是针对前述背景技术中的缺陷和不足，提供一种直流固态继电器，其动作值或返回值参数可调，调节范围较宽，且满足高速度的要求。本发明为解决以上技术问题，所采用的技术方案是
一种直流固态继电器，包括输入电路、隔离电路和输出电路；
输入电路包括第一电阻、第二电阻、第一开关管和第一二极管，第一开关管的阴极作为继电器的VIN+端，阳极经由第一电阻连接第二电阻的一端，第二电阻的该端还连接第一开关管的集电极，而第二电阻的另一端连接第一开关管的发射极；
隔离电路包括第一光耦和第二光耦，其中，第一光耦的正输入端连接第一开关管的发射极，负输入端作为继电器的VIN-端；第二光耦的负输出端连接第一开关管的基极，正输出端连接第一开关管的集电极，而其正输入端连接第一光耦的负输出端；
输出电路包括第三电阻、第四电阻、第二开关管、第三开关管、第二二极管和第三二极管，其中，第三电阻的一端连接第二光耦的负输入端，第二开关管的基极连接第二光耦的正输入端，集电极则连接第一光耦的正输出端，所述第二开关管的集电极还连接第三开关管的集电极，并作为继电器的VOUT+端，而第二开关管的发射极则连接第四电阻的一端，第四电阻的另一端与第三电阻的另一端连接，共同作为继电器的VOUT-端；第三开关管的基极连接在第二开关管的发射极与第四电阻之间，而发射极连接第二二极管的阴极，而第二二极管的阳极与第四电阻的另一端连接；第三二极管的阴极共同连接第二、三三极管的集电极，而第三二极管的阳极则连接第二二极管的阳极。上述第一、二二极管为稳压二极管。
采用上述方案后，本发明利用光耦构建隔离电路，并使用两路光耦形成一个正反馈的回路，在电路刚好导通的瞬间，输入电流值急速增长，继而在返回时体现继电特性，从而将继电器的导通电压与关断电压分离，且参数具有较大的可调范围。另外，由于本发明电路设计中，利用光耦来实现继电特性，未涉及电容电感等储能元件，所以继电器的开通和关断速度很快，满足小功率自动化模块对继电器高速的要求。
图1是本发明的电路原理图； 图2是本发明的继电特性示意图。
具体实施例方式以下将结合附图，对本发明的电路连接结构和工作原理进行详细说明。如图1所示，本发明提供一种直流固态继电器，包括输入电路、隔离电路和输出电路；其中，输入电路包含第一电阻R1、第二电阻R2、第一开关管Tl和第一二极管D1，第一开关管Tl的阴极作为继电器的VIN+端，阳极连接第一电阻Rl的一端，而第一电阻Rl的另一端连接第二电阻R2的一端，该第一电阻Rl的另一端还连接第一开关管Tl的集电极，而第二电阻R2的另一端则连接第一开关管Tl的发射极。隔离电路包括第一光耦Ul和第二光耦U2，其中，第一光耦Ul的正输入端连接第一开关管Tl的发射极，负输入端作为继电器的VIN-端；第二光耦U2的负输出端连接第一开关管Tl的基极，正输出端连接第一开关管Tl的集电极，而其正输入端连接第一光耦Ul的负输出端。输出电路包括第三电阻R3、第四电阻R4、第二开关管T2、第三开关管T3、第二二极管D2和第三二极管D3，其中，第三电阻R3的一端连接第二光耦U2的负输入端，另一端作为继电器的VOUT-端，第二开关管T2的基极连接第二光耦U2的正输入端(也即第一光耦Ul 的负输出端)，集电极则连接第一光耦Ul的正输出端，所述的集电极还连接第三开关管T3 的集电极，并作为继电器的VOUT+端，而第二开关管T2的发射极则连接第四电阻R4的一端，第四电阻R4的另一端与第三电阻R3的另一端连接，共同作为继电器的VOUT-端；第三开关管T3的基极连接在第二开关管T2的发射极与第四电阻R4之间，而发射极连接第二二极管D2的阴极，而第二二极管D2的阳极与第四电阻R4的另一端连接，共同作为继电器的 VOUT-端；第三二极管D3的阴极共同连接第二、三三极管T2、T3的集电极，而第三二极管D3 的阳极则连接第二二极管D2的阳极，作为继电器的VOUT-端。另外，在本实施例中，第一光耦Ul采用TLP127，第一、二二极管D1、D2为稳压二极管。图2示意了本发明的输入输出电压特性，下面结合图1和图2来对本发明关断与导通的工作过程进行说明。其工作的过程如下
为了简化分析，现对电路中的各种变量进行定义设输入端的输入电流为。，第一二极管Dl的稳压值为G，三极管完全导通时集电极和发射极之间的电压为Vee，光耦完全导通时输入端的压降为&，电路的导通电压为^，电路的关断电压为 ^。其他参数均如图2所示。
(1)电路未导通阶段
当施加的输入电压时，输入电路处于断路的状态，输入电路中没有电流通过。当 ^Χ/；时，因为电路还没有导通，所以第二光耦U2还没有开始工作，所以第一开关管Tl相当于断路，则
权利要求
1.一种直流固态继电器，包括输入电路、隔离电路和输出电路；其特征在于输入电路包括第一电阻、第二电阻、第一开关管和第一二极管，第一开关管的阴极作为继电器的VIN+端，阳极经由第一电阻连接第二电阻的一端，第二电阻的该端还连接第一开关管的集电极，而第二电阻的另一端连接第一开关管的发射极；隔离电路包括第一光耦和第二光耦，其中，第一光耦的正输入端连接第一开关管的发射极，负输入端作为继电器的VIN-端；第二光耦的负输出端连接第一开关管的基极，正输出端连接第一开关管的集电极，而其正输入端连接第一光耦的负输出端；输出电路包括第三电阻、第四电阻、第二开关管、第三开关管、第二二极管和第三二极管，其中，第三电阻的一端连接第二光耦的负输入端，第二开关管的基极连接第二光耦的正输入端，集电极则连接第一光耦的正输出端，所述第二开关管的集电极还连接第三开关管的集电极，并作为继电器的VOUT+端，而第二开关管的发射极则连接第四电阻的一端，第四电阻的另一端与第三电阻的另一端连接，共同作为继电器的VOUT-端；第三开关管的基极连接在第二开关管的发射极与第四电阻之间，而发射极连接第二二极管的阴极，而第二二极管的阳极与第四电阻的另一端连接；第三二极管的阴极共同连接第二、三三极管的集电极，而第三二极管的阳极则连接第二二极管的阳极。
2.如权利要求1所述的一种直流固态继电器，其特征在于所述第一、二二极管为稳压二极管。
全文摘要
本发明公开一种直流固态继电器，包括输入电路、隔离电路和输出电路；输入电路包括第一、二电阻、第一开关管和第一二极管，第一开关管的阳极经由第一电阻连接第二电阻的一端，而第二电阻的另一端连接第一开关管的发射极；隔离电路包括第一、二光耦，第一光耦的正输入端连接第一开关管的发射极，第二光耦的正、负输出端分别连接第一开关管的集电极和基极，正输入端连接第一光耦的负输出端；输出电路包括第三、四电阻、第二、三开关管、第二、三二极管，第二光耦的负输入端连接第三电阻，正输入端连接第二开关管的基极，第二开关管的集电极连接第一光耦的正输出端。此种继电器的动作值或返回值参数可调，调节范围较宽，且满足高速度的要求。
文档编号H03K17/78GK102158213SQ20111010175
公开日2011年8月17日 申请日期2011年4月22日 优先权日2011年4月22日
发明者刘洋, 卞海浪, 崔丽艳, 秦川, 袁敏, 陈谦, 鞠平 申请人:河海大学