专利名称：一种直流固态继电器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种光电隔离的直流固态继电器。
现有技术中用于驱动直流执行器的直流固态继电器驱动电流普遍较大，例如美国CRyTOM公司于八十年代利用光生伏打效应使用互补场效应晶体管制造的PVR2300型交直流两用固态继电器驱动电流也只达到2mA的水平，而一般由输入电路、光电耦合器、晶体管电流放大器，双极型晶体管直流开关制造的直流固态继电器灵敏度则更低，因而使得大多数CMOS集成电路在10V以下的电源条件下工作输出端无法直接驱动直流固态继电器控制直流供电的执行器，并且由于双极型晶体管直流开关基极注入电流很大，使得电源电流的利用率降低，增加了无用的功耗和直流电源的负担。
本实用新型的目的在于制造一种光电隔离的控制灵敏的电源电流利用率高的直流固态继电器。它应有比CRYTOM公司制造的PVR2300型交直流两用固态继电器高得多的控制灵敏度，比双极型晶体管做直流开关的直流固态继电器更高的电源电流利用率。
完成本实用新型提出的任务的技术方案可以通过附
图1加以说明输入电路1由限流电阻R1，和反并接在发光二极管PC上的二极晶体管CR1组成；光电隔离器2由常见的通用型光电耦合器组成，其内部包含一个发光二极管PC和一个接受发光二极管PC光线的光敏三极管PT；电压开关3由晶体管T1、基极电阻R2、集电极负载电阻R3构成的共发射极电压放大器组成，其中R3的阻值大于100KΩ， (R2)/(R3) 的数值在2～10之间；直流开关4由共源极连结组态的功率型N沟道场效应晶体管T2，正端连接在公共电源正端负端连接在场效应晶体管T2漏极D上即反并接在直流负载Z1上的续流二极管CR2，并接在场效应晶体管T2的漏极D和源极S上的反向连接的过压吸收稳压二极管CR3组成。其中光电隔离器2中的光敏三极管PT的集电极CP、发射极EP跨接在电压开关3中的晶体管T1的基极管B1、发射极E1上，电压开关3中的晶体管T1的集电极C1与直流开关4中的场效应晶体管T2的栅极G相连接，光敏三极管PT的发射极EP、晶体管T1的发射极E1、场效应晶体管T2的源极S相互连接在一起作为公共地端，电阻R2、R3的一端、续流二极管CR2的负端连接在一起作为公共电源正端。以上叙述的整体即为本实用新型指明的直流固态继电器，其中(1)为正输入端，(2)为负输入端，(3)为公共电源正端，外接电源E＋，(4)为输出端，(5)公共地端，外接电源E－，运用时直流负载Z1应接在直流固态继电器的(3)、(4)端之间，由于内接有续流二极管CR2、过压吸收稳压二极管CR3，可以省去外接保护电路的麻烦。
本实用新型是按下述过程工作的。如果输入端(1)、(2)脚之间有直流信号输入，光敏三极管PT导通饱合，当饱合压降小于晶体管T1的截止电压时，晶体管T1由于无基极电流流入基射结而截止，公共电源E＋通过R3向场效应晶体管T2的栅源电容CGS充电，经短暂延时后充电电压大于7～10V时，场效应晶体管T2导通饱合，直流开关4开通。由于令场效应晶体管T2饱合的充电电压远小于公共电源电压，因此这一延时过程远小于由τ＝R3CGS确定的时间，其小于50μs；同时由于电阻R2的阻值在200KΩ以上，在令光敏三极管PT导通饱合时，这一导通饱合电流是很小的，从而减小了对光信号强度的要求，有效地降低了流过发光二极管PC上的电流，提高了直流固态继电器的输入电流灵敏度，其典型值约0.5mA。如果信号输入端(1)、(2)没有直流信号输入，光敏三极管PT因无光照而截止，直流电流经电阻R2送入晶体管T1的基射结，由于 (R2)/(R3) 的数值在2～10之间，该电流使晶体管T1深度饱合，即电压开关3输出零电平，与此同时，场效应晶体管T2的栅源电容CGS上储存的电荷通过晶体管T1的饱合电阻放电，经过短暂延时电压下降至场效应晶体管T2的截止电压时，场效应晶体管T2截止，直流开关4关断，由于晶体管T1的饱合电阻是很小的，这一延时过程小于100μS。
我们从电路中还可以看出由于采用了由电压驱动的场效应晶体管T2作直流开关4，公共电源除流过负载Z1的有效电流外，由于电阻R2、R3的阻值都很大，因此通过其它电流支路－－电阻R2支路、电阻R3支路的电流都很小，从而使电流利用率远远地比双极型晶体管做直流开关4的直流固态继电器高。
综上所述，按照上述电路方案制成的直流固态继电器具有开关速度高、控制灵敏，电源电流利用率高的特点，可以被大多数在10V电压以下工作的CMOS集成电路输出端和别的输出负载能力差的电子电路输出端所直接驱动用以有隔离地驱动直流执行器。
权利要求1.一种由输入电路、光电隔离器、晶体管放大器、直流开关组成的直流固态继电器，其特征在于晶体管T1、基极偏置电阻R2、集电极负载电阻R3共同组成一个共发射极连接组态的电压开关3，直流开关4主要由共源极连接组态的N沟道场效应晶体管T2构成，晶体管T1的集电极C1与场效应晶体管T2的栅极G相连接，光电隔离器器中的光敏三极管PT的集电极Cp和发射结Ep跨接在晶体管T1的基极B1和发射极E1上。
2.根据权利要求1所述的直流固态继电器，其特征在于电压开关3中的集电极电阻R3＞100KΩ，且与偏值电阻R2有 (R2)/(R3) 的数值在2～10之间。
专利摘要一种由输入电路1、光电隔离器2、电压开关3和场效应晶体管充当的直流开关4组成的直流固态继电器有输入电压1、4V、输入电流0.5mA以上的控制灵敏度、100μS以内的开关速度和高的效率，因而能与更多的CMOS集成电路输出端、低负载能力的电子电路输出端直接相连接快速地驱动直流负载和降低系统功耗。
文档编号H03K17/00GK2080727SQ9021476
公开日1991年7月10日 申请日期1990年7月16日 优先权日1990年7月16日
发明者伍占禧 申请人:伍占禧