一种随机触发固态继电器的制作方法

1.本实用新型涉及固态继电器技术领域，具体涉及一种随机触发固态继电器。


背景技术：

2.固态继电器也称固态开关，是一种由固态电子组成的由微电子电路，分立电子器件，电力电子功率器件组成的无触点开关。用隔离器件实现了控制端与负载端的隔离。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。固态继电器具有工作可靠，寿命长，无噪声，无火花，无电磁干扰，开关速度快，抗干扰能力强，日体积小，耐冲击，耐振荡，防爆、防潮、防腐蚀等优点，已广泛应用干计算机外围接口装置，电炉加热恒温系统，数控机械，遥控系统、工业自动化装置、舞台灯光控制系统等多个领域。
3.根据控制触发模式，交流固态继电器可分为过零型固态继电器、随机传导型固态继电器和缝制传导型固态继电器。市场上常规固态继电器都是过零触发型的，只有当负载电源电压到达过零区时，继电器才能导通，并有可能造成最大半个电源周期的延时，此类型多用于设备的启动和关断，类似开关的使用。当用于调压调相的设备当中需要对电压或者功率调节时，就需要随机触发型的，当信号输入的瞬间，负载电路立即导通，当控制信号撤消后，负载电流小于可控硅维持电流时，负载电路关断。
4.同时现有的交流固态继电器不具备工作状态指示功能，用户在使用过程中，只能通过输出负载端上的设备运行情况判断交流固态继电器的工作状态，使用不方便，用户体验差。
5.有鉴于此，急需对现有技术中的交流固态继电器的结构进行改进，提高固态继电器的反应灵敏度和适应性、实现交流固态继电器的工作状态指示。


技术实现要素：

6.本实用新型所要解决的技术问题是现有技术中交流固态继电器的反应灵敏度差、其电路结构不能指示其工作状态、用户使用体验差的问题。
7.为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下：
8.一种随机触发固态继电器，包括：
9.输入控制端，包括正极端和负极端；
10.输入控制电路，包括恒流电路和光电耦合器电路以及工作状态指示电路，所述工作状态指示电路包括发光管和第一电阻，所述发光管的阳极与正极端连接，所述发光管的阴极与所述第一电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端与负极端连接；所述光电耦合器电路包括第二电阻和光电耦合器，所述第二电阻的一端与正极端连接，所述第二电阻的另一端与所述光电耦合器的一个输入端连接，所述恒流电路的一个输入端与所述正极端连接，所述恒流电路的另一个输入端与所述光电耦合器的另一个输入端连接；所述恒流电路的输出端与所述负极端连接；
11.输出负载端，包括电源端和负载端；
12.输出控制电路，包括设置在所述电源端和所述负载端之间的可控硅触发电路和保护电路；所述可控硅触发电路与所述光电耦合器的输出端连接；
13.所述光电耦合器为内部无零点检测的随机性光电耦合器。
14.在上述方案中，优选的，所述恒流电路包括第三电阻、第一三极管和第二三极管以及第四电阻，所述第三电阻的一端与所述正极端连接，所述第三电阻的另一端与所述第一三极管的集电极和所述第二三极管的基极连接；
15.所述第一三极管的基极与所述第二三极管的发射极和所述第四电阻的一端连接；所述第一三极管的发射极与所述第四电阻的另一端和所述负极端连接；
16.所述第二三极管的集电极与所述光电耦合器的另一个输入端连接。
17.在上述方案中，优选的，所述可控硅触发电路包括第五电阻、可控硅、第六电阻，
18.所述第五电阻的一端与所述光电耦合器的一个输出端连接，所述第五电阻的另一端与所述可控硅的第一阳极和所述电源端连接；
19.所述可控硅的控制极与所述光电耦合器的另一个输出端和所述第六电阻的一端连接，所述可控硅的第二阳极与所述第六电阻的另一端和所述负载端连接。
20.在上述方案中，优选的，所述保护电路包括第七电阻和电容，所述第七电阻的一端与所述电源端连接，所述第七电阻的另一端与所述电容的一端连接，所述电容的另一端与所述负载端连接。
21.在上述方案中，优选的，所述保护电路还包括压敏电阻，用于形成电压保护，所述压敏电阻的两端分别与所述电源端和所述负载端连接。
22.在上述方案中，优选的，所述恒流电路上还设有反向保护装置，所述反向保护装置为二极管，所述二极管的阳极与所述第一三极管的发射极与所述第四电阻的另一端连接，所述二极管的阴极与所述负极端连接。
23.与现有技术相比，本实用新型提供的随机触发固态继电器，通过恒流电路和光电耦合器电路以及工作状态指示电路组成输入控制电路，当输入控制端有电压信号加入时，经输入控制电路后光电耦合器的得电导通，触发输出负载电路可控硅使负载输出电路导通，从而实现小电压信号控制高压负载电路。当信号输入的瞬间，负载电路立即导通，当控制信号撤消后，负载电流小于可控硅维持电流时，负载电路关断，具有电路结构简单、适用性强、反应迅速的优点；通过工作状态指示电路进行工作状态指示，具有良好的用户体验。
附图说明
24.图1为本实用新型中随机触发固态继电器的电路图；
25.图2为本实用新型中随机触发固态继电器和过零型触发固态继电器的输入、输出波形的对比图。
具体实施方式
26.本实用新型提供了一种随机触发固态继电器，光电耦合器采用随机触发型，当信号输入的瞬间，负载电路立即导通，当控制信号撤消后，负载电流小于可控硅维持电流时，负载电路关断。适用于调相调压设备对电压或功率进行调节的使用场合。电路结构简单，适用性强。下面结合说明书附图和具体实施方式对本实用新型做出详细说明。
27.如图1所示，本实用新型提供的随机触发固态继电器，包括输入控制端、输入控制电路、输出负载端和输出控制电路。输出负载端包括电源端1～和负载端2～，输入控制端包括正极端3+和负极端4-；输入控制电路包括恒流电路和光电耦合器电路以及工作状态指示电路，输出控制电路包括可控硅触发电路和保护电路。
28.工作状态指示电路用于指示固态继电器的工作状态。工作状态指示电路包括发光管led和第一电阻r1，发光管led的阳极与正极端3+连接，发光管led的阴极与第一电阻r1的一端连接，第一电阻r1的另一端与负极端4-连接。
29.光电耦合器电路用于隔离低压的输入控制端和高压的输出负载端，并将输入控制端输入的低压控制信号传递到输出控制电路，触发输出控制电路工作。光电耦合器电路包括第二电阻r2和光电耦合器u1，第二电阻r2的一端与正极端3+连接，第二电阻r2的另一端与光电耦合器u1的一个输入端连接。光电耦合器u1为内部无零点检测的随机性光电耦合器。
30.恒流电路用于确保光电耦合器u1稳定工作。恒流电路包括第三电阻r3、第一三极管q1和第二三极管q2以及第四电阻r4，第三电阻r3的一端与正极端3+连接，第三电阻r3的另一端与第一三极管q1的集电极和第二三极管q2的基极连接。第一三极管q1的基极与第二三极管q2的发射极和第四电阻r4的一端连接，第一三极管q1的发射极与第四电阻r4的另一端和负极端4-连接。第二三极管q2的集电极与光电耦合器u1的另一个输入端连接。
31.恒流电路上还设有反向保护装置，反向保护装置为二极管d1，二极管d1的阳极与第一三极管q1的发射极与第四电阻r4的另一端连接，二极管d1的阴极与负极端4-连接。通过设置阻塞二极管，防止电池反向连接，从而避免电路内发生短路。
32.可控硅触发电路包括第五电阻r5、可控硅u2、第六电阻r6，第五电阻r5的一端与光电耦合器u1的一个输出端连接，第五电阻r5的另一端与可控硅的第一阳极和电源端1～连接。可控硅u2的控制极与光电耦合器u1的另一个输出端和第六电阻r6的一端连接，可控硅u2的第二阳极与第六电阻r6的另一端连接，并与负载端2～连接。
33.保护电路包括第七电阻r7和电容c1，第七电阻r7的一端与电源端1～连接，第七电阻r7的另一端与电容c1的一端连接，电容c1的另一端与负载端2～连接。第七电阻r7和电容c1组成阻容浪涌吸收电路，防止瞬间高压损坏设备。
34.保护电路还包括压敏电阻mov，用于形成电压保护，压敏电阻mov的两端分别与电源端1～和负载端2～连接。利用压敏电阻mov的非线性特性，当过电压出现在压敏电阻的两极间，压敏电阻可以将电压钳位到一个相对固定的电压值，从而实现对后级电路的保护。
35.本实用新型的工作过程如下：
36.当输入控制端的正极端3+和负极端4-有电压信号加入时，经第二电阻r2限流到光电耦合器u1的耦合输入端,再到由第三电阻r3、第四电阻r4及第一三极管q1、第二三极管q2组成的恒流电路，再经二极管d1到负极端4-，形成电路回路。其中二极管d1为反向保护，发光二极管led和电阻r1组成工作状态指示。
37.光电耦合器u1的输入端得电后，光电耦合器u1的内部光敏元件发光耦合给光电耦合器u1的输出端，光电耦合器u1的输出端导通后触发输出电路中的可控硅u2，可控硅u2为高压大功率器件，可控硅触发电路导通后从电源端1～输入的高压电流通过可控硅u2形成电路回路到负载端2～，从而实现低压小电流信号控制高压大电流负载。
38.本实用新型，输入控制端电压可为3～32v直流电压，输出负载端可为75～480v交流电。本实用新型，光电耦合器u1为内部无零点检测的随机性光电耦合器，如图2所示，经对比随机触发固态继电器和过零型触发固态继电器的输入、输出波形可知，当信号输入的瞬间，输出控制电路立即导通，当控制信号撤消后，负载电流小于可控硅u2维持电流时，输出控制电路关断，具有反应灵敏、控制迅速的优点。
39.与现有技术相比，本实用新型提供的随机触发固态继电器，电路结构简单，可广泛应用于调压调相的设备中调节电压或功率等场景，输出控制电路可在输入控制信号输入的瞬间，实现通道，进而实现负载电路上设备的启动，并在控制信号撤销后实现负载电路的关断，具有较高的灵敏新和较强的适应性。
40.本实用新型中，通过发光管可对固态继电器的工作状态进行光电指示，方便用户根据发光管的发光情况获得固态继电器的工作状态，避免因固态继电器内部故障影响负载设备的正常运行，提高了用户的使用体验。
41.本实用新型中，保护电路包括由第七电阻和电容组成的阻容浪涌吸收电路，还包括与电源端和负载端连接的压敏电路，通过阻容浪涌吸收电路可吸收电路在接通瞬间的有害脉冲，通过压敏电路将电压钳位在安全范围内，从而实现对接入输出控制电路内的负载设备的有效保护。
42.本实用新型并不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本实用新型的启示下做出的结构变化，凡是与本实用新型具有相同或相近的技术方案，均落入本实用新型的保护范围之内。