本公開涉及固態(tài)繼電器以及用于控制固態(tài)繼電器的技術(shù)。

背景技術(shù)：

繼電器可以被用于使用較小信號來控制較高功率負載的各種應(yīng)用中。可由繼電器控制的示例負載包括電動機、體育場照明和各種其他負載。機械繼電器包括控制移動電觸點的磁體的線圈。固態(tài)繼電器能夠提供諸如比機械繼電器更低的功率消耗和更高的可靠性的優(yōu)點。然而，在為機械繼電器設(shè)計的系統(tǒng)中使用固態(tài)繼電器可能需要對該系統(tǒng)的一些顯著改變。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

一般來說，本公開描述了一種用于操作固態(tài)繼電器(ssr)裝置的裝置、系統(tǒng)和技術(shù)。本公開描述了能夠使用與機械繼電器相同或相似類型的輸入的技術(shù)以及固態(tài)繼電器裝置。這允許使用機械繼電器的應(yīng)用利用ssr，同時最小化對可能昂貴的修改的需要。該裝置、系統(tǒng)和技術(shù)還提供檢測用于控制ssr的信號中的某些故障和不穩(wěn)定性的優(yōu)點。

在一個示例中，本公開針對包括輸出端口和輸入端口的ssr。繼電器裝置包括固態(tài)繼電器(ssr)，其中ssr的輸出對應(yīng)于繼電器裝置的輸出端口。ssr還可以包括控制單元，控制單元被配置為在ssr的輸入端口處接收輸入信號，并且確定在輸入端口處所接收的輸入信號的電壓電平。響應(yīng)于輸入信號的電壓電平滿足閾值，等待預(yù)定的時間延遲，并且在預(yù)定的時間延遲之后，控制ssr的輸出。

在另一個示例中，本公開針對一種方法。該方法可以包括在ssr的輸入端口處接收輸入信號，然后確定在ssr的輸入端口處接收的輸入信號的電壓電平是否滿足閾值。響應(yīng)于輸入信號的電壓電平滿足閾值，在預(yù)定延遲之后控制ssr的輸出。

在另一個示例中，本公開針對一種系統(tǒng)，其包括電源、ssr、輸入開關(guān)和負載，其中ssr包括輸出端口和輸入端口，輸入開關(guān)被配置為將輸入信號提供給ssr的輸入端口，負載由ssr的輸出端口控制。ssr還可以包括控制單元，控制單元被配置為在ssr的輸入端口處接收輸入信號，并且確定在輸入端口處所接收的輸入信號的電壓電平。響應(yīng)于輸入信號的電壓電平滿足閾值，等待預(yù)定的時間延遲，并且在預(yù)定的時間延遲之后，控制ssr的輸出。該系統(tǒng)可以包含被配置為將輸入信號提供給ssr的輸入端口的輸入開關(guān)以及由ssr的輸出端口控制的負載。

在附圖和下面的描述中闡述了一個或多個示例的細節(jié)。本公開中描述的技術(shù)的其他特征、目的和優(yōu)點將從說明書、附圖以及權(quán)利要求中變得明顯。

附圖說明

圖1是圖示由驗證輸入信號滿足電壓和定時閾值的電路系統(tǒng)所控制的固態(tài)繼電器(ssr)的概念和示意框圖。

圖2是圖示圖1的ssr的概念和示意框圖，其具有用以驗證輸入信號滿足電壓電平閾值的示例電路的更詳細的繪圖。

圖3是圖示圖1的ssr的概念和示意框圖，其具有驗證輸入信號電壓電平并實現(xiàn)定時延遲的示例電路的更詳細視圖。

圖4是圖示在圖2的ssr操作期間，信號電平和信號電平定時的示例的示圖。

圖5是圖示操作固態(tài)繼電器裝置的示例技術(shù)的流程圖。

具體實施方式

本公開呈現(xiàn)了一種用于操作固態(tài)繼電器(ssr)的裝置、系統(tǒng)和技術(shù)。本公開呈現(xiàn)了可以使用與機械繼電器使用的輸入開關(guān)相同或相似類型的輸入開關(guān)的技術(shù)和固態(tài)繼電器裝置，所述輸入開關(guān)例如是機械開關(guān)、霍爾開關(guān)、來自控制器的信號以及類似的輸入機構(gòu)。這可以允許使用機械繼電器的應(yīng)用利用ssr，同時最小化對可能昂貴的修改的需要。固態(tài)繼電器可以提供優(yōu)于機械繼電器的一些優(yōu)點，例如更高的可靠性、更快的開關(guān)速度、更少的系統(tǒng)噪聲以及更低的功率消耗。固態(tài)繼電器的更高的可靠性可以表現(xiàn)為，與機械繼電器相比，更大的平均故障間隔時間(mtbf)和更少的替換。與激勵機械繼電器中的線圈所需的電流量相比，更少的功率消耗可以來自激活固態(tài)繼電器所需的更低電流。

裝置、系統(tǒng)和技術(shù)還可以提供檢測用于控制ssr的輸入信號中的某些故障和不穩(wěn)定性的優(yōu)點。在一個示例中，繼電器可以用于激勵內(nèi)燃機的起動電動機(例如，摩托車上使用的起動電動機)。繼電器可以被鑰匙開關(guān)或其他類型的開關(guān)激活。一旦輸入開關(guān)激活繼電器，繼電器就可以向起動電動機輸送功率以起動內(nèi)燃機。鑰匙開關(guān)和起動電動機之間的布線可能具有某些故障。例如，布線可能獲得對地短路(stg)或者電池短路(stb)。這可能耗盡電池，引起無意地激勵電動機的安全問題，或引起其他問題(例如，對線束和其他部件的壓力)。因此，檢測stg或stb類型的故障可以在許多應(yīng)用中提供優(yōu)點(例如，更大的可靠性)。僅僅將機械繼電器改變?yōu)閟sr可能需要尺寸過大的ssr，這可能導(dǎo)致更高成本的ssr來管理功率耗散以及正常和可靠地運行，特別是如果存在stg或stb的風(fēng)險。

在本公開中使用短語“電池短路”(stb)。雖然stb暗示電池的存在，但是該短語可以涉及對任何類型的電源的短路，并且不一定暗示電池的存在。這可以包括提供負電壓的電源，即-v，而不是+v。因此，stb的討論同樣適用于不具有電池但可能具有對電源短路的系統(tǒng)。這樣的系統(tǒng)可以包括由電池、發(fā)電機、交流發(fā)電機、外部電源、這些電源的組合和/或其他功率源提供的功率。

另一類型的故障可能由用于控制繼電器的機械輸入開關(guān)中的腐蝕或污染物引起。腐蝕或污染可能由污物、水、濕度、碳氫化合物和/或其他因素引起。當(dāng)開關(guān)處于斷開(off)或開路位置時，腐蝕或污染可能引起開關(guān)兩端的輸入信號的泄漏。如果跨開關(guān)的電阻變得足夠低，則盡管開關(guān)斷開，但泄漏也可能無意地激活繼電器，或者耗盡電源(例如，電池)?？玳_關(guān)的這種電阻可以被稱為“污物電阻”或“r_dirt”。在各種應(yīng)用中，檢測該類型的故障以及防止無意的繼電器激活可以具有一些優(yōu)點。

到繼電器的輸入信號也可能經(jīng)受不穩(wěn)定性。當(dāng)任何機械開關(guān)的觸點在閉合時合在一起時，它們可能在穩(wěn)定之前(通常在幾毫秒內(nèi))反彈，引起抖動?！岸秳印笔请娮釉O(shè)備中的任何兩個金屬觸點隨著觸點閉合或斷開而產(chǎn)生多個信號的趨勢。激活任何機械開關(guān)可能導(dǎo)致抖動，引起輸出顯示為多次開關(guān)激活。例如，如果該信號被使用作為數(shù)字計數(shù)器的輸入，則計數(shù)器可以顯示多個計數(shù)而不是預(yù)期的單個計數(shù)?！叭ザ秳印眴卧侨魏畏N類的硬件設(shè)備或軟件，其確保對于觸點的單次斷開或閉合將僅產(chǎn)生單個信號。在上述摩托車示例中，通過在單個完全轉(zhuǎn)換中施加功率來激活起動電動機的繼電器裝置可以具有優(yōu)于每次操作者轉(zhuǎn)動鑰匙時發(fā)送幾個功率脈沖的優(yōu)點。例如，ssr的輸入上的噪聲或多個脈沖可以導(dǎo)致較高的開關(guān)損耗，這是避免簡單地使用ssr代替機械繼電器的一個原因。特別是在輸入上可能存在一些噪聲的應(yīng)用中，在使用ssr的繼電器裝置中的去抖動單元(例如，時間延遲)可以具有優(yōu)于不具有去抖動單元的ssr的優(yōu)點。

圖1是圖示示例系統(tǒng)50的概念和示意框圖，示例系統(tǒng)50包括ssr10、電源100、輸入開關(guān)104和負載102。在該示例中，電源被描繪為電池100。ssr10可以包括輸出端口108和輸入端口112以及功率開關(guān)16。功率開關(guān)16的輸出(引腳1)對應(yīng)于輸出端口108。ssr10可以包括被配置為在ssr10的輸入端口處接收輸入信號的控制單元13?？刂茊卧?3可以包括電壓驗證單元12和時間延遲單元14。電壓驗證單元12可以確定在輸入端口112處所接收的輸入信號的電壓電平vin(34)是否滿足電壓閾值。響應(yīng)于輸入信號的電壓電平34滿足閾值，電壓驗證單元12可以向時間延遲單元14的觸發(fā)輸入15發(fā)送觸發(fā)信號以啟動預(yù)定的時間延遲。時間延遲單元14可以等待預(yù)定的時間延遲，并且在預(yù)定的時間延遲之后，激活功率開關(guān)16。激活功率開關(guān)16控制ssr10的輸出108?？刂苨sr10的輸出108可以輸送功率至負載102，或關(guān)斷到負載102的功率。設(shè)計者可以選擇c_delay24的值以配置預(yù)定的時間延遲。延遲電容器c_delay(24)可以在控制單元13的外部，或者可以是作為控制單元13的一部分的內(nèi)部部件。圖3的描述將更詳細地討論c_delay24的功能。

輸入開關(guān)104被配置為向ssr10的輸入端口112提供具有電壓電平vin(34)的輸入信號。輸入開關(guān)可以包括機械開關(guān)、霍爾開關(guān)、控制單元開關(guān)以及電子控制單元開關(guān)或另一個類型的開關(guān)?？梢钥刂评^電器的開關(guān)的示例可以是(諸如在內(nèi)燃機上找到的)引擎控制單元(ecu)的內(nèi)部晶體管。ecu中的內(nèi)部開關(guān)可以被用于控制繼電器，繼電器進一步控制引擎的一些其他部件。負載102可以包括電動機、螺線管、繼電器、致動器、照明裝置、閥或其他類似負載中的一個或多個。一個示例可以是用于加熱、通風(fēng)和空調(diào)(hvac)系統(tǒng)的電動機。另一個示例可以是(例如用于照明體育場的)一堆高強度照明。

如圖1所示出的，如果輸入開關(guān)104是機械輸入開關(guān)，那么它可能會受到腐蝕或污染。在存在碳氫化合物的情況下，在高濕度中操作的機械開關(guān)能夠在機械觸點上產(chǎn)生腐蝕或污染。一個示例可以是飛機的可伸縮起落架上的機械開關(guān)，其可以用于指示起落架的位置。這種開關(guān)在經(jīng)受污物、濕氣、液壓流體等的惡劣環(huán)境中操作。在一個示例中，當(dāng)開關(guān)斷開時，分離電觸點的氣隙提供高電阻。腐蝕或污染可以降低電阻并且產(chǎn)生電流泄漏路徑。腐蝕或污染可以導(dǎo)致開路、短路或其他機械故障。圖1描繪了作為r_dirt106的腐蝕或污染的影響。r_dirt106應(yīng)當(dāng)接近無窮大或者在高兆歐姆范圍內(nèi)，以使開關(guān)正確地操作。隨著r_dirt106減小，這可能引起電流泄漏的增加。r_dirt106可能最終變得足夠低以無意地激活ssr10。系統(tǒng)設(shè)計者可以將r_selected22配置為與在電壓驗證單元12內(nèi)設(shè)置的電壓閾值一起工作以檢測r_dirt106是否足夠低而產(chǎn)生泄漏故障，但是高于限定的電阻電平。圖2的描述將進一步討論r_selected22。

控制單元13可以經(jīng)由引腳2和4通過控制功率開關(guān)16的輸入側(cè)的開關(guān)20來控制功率開關(guān)16?？刂茊卧?3還可以通過直接驅(qū)動引腳2來控制功率開關(guān)16。開關(guān)20可以是絕緣柵雙極晶體管(igbt)器件。備選地，開關(guān)20可以是任何可控開關(guān)，例如金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(mosfet)器件、集成門極換向晶閘管(igct)器件、門極關(guān)斷晶閘管(gto)器件、可控硅整流器(scr)器件、結(jié)型柵場效應(yīng)晶體管(jfet)器件、mos控制晶閘管(mct)器件、雙極結(jié)型晶體管(bjt)、光隔離器以及類似的開關(guān)。

圖2是圖示根據(jù)本公開的技術(shù)的系統(tǒng)50和ssr10的示例的概念和示意框圖，其包含描述可以驗證電壓滿足閾值的電路的示例的更多細節(jié)。一個示例是使用包括兩個比較器u1(30a)和u2(30b)的窗口比較器電路，兩個比較器u1(30a)和u2(30b)分別設(shè)置有下電壓閾值v1(32a)和上電壓閾值v2(32b)。第一比較器u1(30a)的第一輸入33a和第二比較器u2(30b)的第一輸入33b可以被耦合至控制單元13的輸入35，并且從而被耦合至ssr10的輸入端口112。第一比較器u1(30a)的第二輸入可以被耦合至第一電壓閾值v1(32a)，如該示例中所示，第一電壓閾值v1(32a)是下電壓閾值。第二比較器u2(30b)的第二輸入可以被耦合至第二電壓閾值v2(32b)，如該示例中所示，第二電壓閾值v2(32b)是上電壓閾值。當(dāng)vin34接近于電壓閾值v1(32a)或v2(32b)時，可以對比較器u1(30a)和u2(30b)設(shè)置獨立的滯回以避免反復(fù)輸出(15)。

圖2所示的示例窗口比較器電路被布置作為集電極開路比較器。在該電路中，兩個比較器必須同時是斷開(off)的以輸出high。接通(on)的比較器具有連接到地的輸出，并且因此為low。在該示例中，high指示邏輯高電平，也稱為邏輯一(1)。low指示邏輯低電平，也稱為邏輯零(0)。對于u1(30a)，輸入信號vin(34)被耦合至u1的正輸入，并且下閾值v1(32a)被耦合至負輸入。如果輸入信號的電壓電平vin(34)小于下閾值v1(32a)，則這將設(shè)置u1(30a)的負輸入為大于正輸入。當(dāng)比較器的負輸入大于正輸入時，開啟比較器，將u1的輸出連接至地，并且因此輸出為low。

相似地，但是對于u2(30b)是相反的，其中輸入信號vin(34)被耦合至u2的負輸入，并且上閾值v2(32b)被耦合至正輸入。如果vin高于上電壓閾值v2，則u2上的負輸入大于正輸入，將u2的輸出連接至地，并且輸出變?yōu)閘ow。只有當(dāng)輸入信號的電壓電平vin(34)大于下閾值v1(32a)并且小于上電壓閾值v2(32b)時，兩個輸出都將為high。當(dāng)vin大于下電壓閾值并且小于上電壓閾值時，控制單元13確定輸入信號的電壓電平vin(34)“在窗口內(nèi)”或“滿足閾值”。

在圖2的示例中，u2(30b)和u1(30a)的所組合的輸出被耦合至?xí)r間延遲單元14的觸發(fā)輸入15。當(dāng)u2(30b)的輸出和u1(30a)的輸出均是high時(即，輸入信號的電壓電平vin(34)滿足閾值)，輸出用于時間延遲單元14的觸發(fā)信號以開始預(yù)定的時間延遲，并且在預(yù)定的時間延遲之后，控制ssr10。

在圖2中，控制單元13的電壓閾值v1和v2可以被配置用于檢測一個或多個故障。第一故障可以是輸入信號對地短路(stg)。例如，如果絕緣在輸入開關(guān)110和到ssr10的輸入端口112之間的線路中故障并且接地，則可能發(fā)生這種故障。接地可以包括設(shè)備接地、地面接地等。在該示例中，輸入信號的電壓電平vin(34)將接近零伏。下電壓閾值v1(32a)可以被配置為足夠高使得零伏特或接近零伏特的電壓電平vin(34)不滿足電壓閾值準則。

控制單元13的上電壓閾值v2可以被配置為檢測第二類型的故障，具體是電池短路(stb)的故障。注意，雖然本公開為了方便而使用術(shù)語電池100和stb，但是如上所述，該第二類型的故障可以是對任何類型的電源的短路。類似于stg，如果例如電池100和輸入端口112之間的線路中的絕緣發(fā)生故障，則可能發(fā)生電池短路。對于stb，輸入信號電壓電平vin(34)可以保持在電池電壓或接近電池電壓。為檢測stb故障，設(shè)計者可以選擇上電壓閾值v2(32b)使得處于電池100電壓或接近電池100電壓的電壓電平vin(34)太高而不能滿足電壓閾值準則。如上所述，如果輸入信號電壓電平vin(34)大于上電壓閾值v2(32b)，則u2的輸出變?yōu)閘ow。當(dāng)輸入電壓信號不滿足閾值準則時，這將避免觸發(fā)信號被發(fā)送到時間延遲單元14的觸發(fā)輸入15，并且從而避免ssr10的激活。

上電壓閾值v2(32b)還可以被配置為檢測由輸入信號中的泄漏引起的第三類型的故障。例如，如上所述，如果r_dirt106變得太低但高于定義的電平，則可能發(fā)生這種故障。在該示例中，設(shè)計者可以通過選擇r_selected22和v2(32b)的值來配置r_selected22和v2(32b)以檢測該第三類型的故障，使得如果輸入信號中的泄漏大于規(guī)定值，vin(34)將增加到高于上閾值v2。因此，下閾值v2(32b)可以被配置為檢測第二類型的故障stb以及第三類型的故障(輸入信號中的泄漏)。換句話說，v2(32b)被用于檢測高于定義值的r_dirt和stb。

圖3是根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)的描繪可用于實施時間延遲單元14的示例電路的系統(tǒng)50的概念和示意圖。在圖3的示例中，觸發(fā)輸入15被耦合至第一比較器u1(30a)的輸出和第二比較器u2(30b)的輸出。響應(yīng)于輸入信號電壓電平vin(34)滿足閾值，如上所述，比較器u1(30a)的輸出和比較器u2(30b)的輸出將輸出邏輯high。該邏輯high是啟動預(yù)定時間延遲的觸發(fā)信號。在該示例中，觸發(fā)輸入15被設(shè)置為邏輯high，其將通過d1144和r_delay148開始對c_delay24充電。一旦v_delay145超過d2146的齊納擊穿電壓，將激勵晶體管q226的基極。在該示例中，q226傳導(dǎo)電流通過功率開關(guān)16的引腳2和引腳4，q226通過功率開關(guān)16的引腳1和引腳3向輸出端口108提供功率。設(shè)計者可以通過選擇r_delay148和c_delay24的值來配置預(yù)定的時間延遲。這些值配置c_delay24將花費多長時間來充電，并且因此v_delay145將花費多長時間達到d2146的齊納擊穿電壓。在該示例中，從電路移除c_delay24可以將時間延遲設(shè)置為零。當(dāng)觸發(fā)輸入15處的觸發(fā)信號變?yōu)閘ow時，晶體管q4(142)允許c_delay24快速放電。晶體管q4(142)的功能將在圖4的描述中更詳細地解釋。

注意，上述電路僅僅是實現(xiàn)時間延遲單元14的電路的一個可能的示例。其他部件和電路布置可以實現(xiàn)類似的時間延遲單元14。例如，q2(26)可以使用mosfet來實現(xiàn)，以及q4(142)可以使用二極管或其他半導(dǎo)體的布置來實現(xiàn)。另一個示例可以是個體部件的布置，無論是通過線(through-wire)還是表面安裝。另一個示例可以是完全或部分使用集成電路(ic)的布置。實現(xiàn)作為控制單元13的一部分的時間延遲單元14給予ssr10管理不穩(wěn)定輸入信號的能力。如上所述，例如，如果輸入開關(guān)是如圖1和圖3所示的機械開關(guān)104，則輸入信號可以經(jīng)受“抖動”。時間延遲單元14的預(yù)定時間延遲可以被配置為使信號“去抖動”。也就是說，等待預(yù)定時間直到機械觸點穩(wěn)定。去抖動時間可以隨開關(guān)變化，即使開關(guān)是來自相同制造商的相同類型。針對相同開關(guān)，在按下開關(guān)的第一、第二或第三次之間，其去抖動時間可能變化。對于一些開關(guān)，該去抖動時間可能需要大約5毫秒或更少。對于其他開關(guān)，去抖動時間可以需要30毫秒或更多。設(shè)計者可以選擇工作最佳的預(yù)定時間延遲，以使來自系統(tǒng)50中使用的輸入開關(guān)104的輸入信號的電壓電平vin(34)去抖動。

圖1、圖2和圖3圖示根據(jù)本公開的技術(shù)的這一系統(tǒng)和裝置的一些其他工作原理。圖2描繪了可以被布置為向ssr10提供輸入信號的另一個示例輸入開關(guān)10。在該示例中，輸入開關(guān)可以是霍爾(磁)開關(guān)110。在一個示例中，對于由ecu驅(qū)動的半導(dǎo)體開關(guān)或霍爾開關(guān)而言，腐蝕或污染比機械開關(guān)(如圖1所示)更少受到關(guān)注。這意味著當(dāng)使用霍爾類型的輸入開關(guān)時，可以更少關(guān)注來自r_dirt106的輸入信號上的泄漏的第二類型的故障。在描繪霍爾輸入開關(guān)110的圖2的示例中，系統(tǒng)可以不需要r_selected22?；魻栭_關(guān)“導(dǎo)通電壓”可以是每個制造商或部件所特有的，可以用于設(shè)置第一電壓閾值v1(32a)以檢測stg故障。輸入開關(guān)104和110(如圖1和圖3的示例中所圖示的)被示出在低電平有效配置。注意，通過調(diào)諧圖1至圖3中所圖示的電阻器網(wǎng)絡(luò)的值，設(shè)計者可以將輸入開關(guān)104/110從低電平有效配置改變?yōu)楦唠娖接行渲?。作為示例，高電平有效配置可以具有連接在vin和vbat之間(而不是如圖1所示出的連接至gnd)的輸入開關(guān)104和r_selected22。從高電平有效配置改變?yōu)榈碗娖接行渲眠€可能需要調(diào)節(jié)v1和v2的閾值。

一些示例等式可以包括以下：

其中：r1與r2并聯(lián)被描述為r1//r2

等式1：總開關(guān)電阻：r_switch＝r_dirt+r_selected

等式2：ssr10輸入電壓：

vin＝vbat*{(r207//r_switch)/[(r207//r_switch)+r203]}

等式3：在沒有dirt電阻的情況下：

vin_nodirt＝vbat*{(r207//r_selected)/[(r207//r_selected)+r203]}

等式4：具有dirt電阻的情況下：

vin_dirt＝vbat*{(r207//(r_dirt+r_selected))/[(r207//(r_dirt+r_selected))+r203]}

等式5：第一閾值電壓：v1＝r211*vbat/(r201+r208+r211)

等式6:第二閾值電壓：

v2＝(r208+r211)*vbat/(r201+r208+r211)

系統(tǒng)50的功能還可以由下述表格表示。

圖4是示出根據(jù)本公開的技術(shù)的在圖1的ssr10的操作期間的信號電平和信號電平定時的示例的示圖。在該示例中，當(dāng)功率開關(guān)16的引腳2在12伏特(+vbat100)時，沒有功率流到負載102(參見圖1)。當(dāng)引腳2在零伏特時，指示ssr10被激活并且向負載102輸送功率。圖4示出了作為三角波隨時間變化的vin(34)。在該示例中，描述作為三角波隨時間變化的vin(34)是圖示ssr10的功能的一種方式。在上面討論的摩托車示例中，vin(34)可以更像是方波，具有如同機械輸入開關(guān)104抖動的一些不穩(wěn)定性(未示出)。

在時間0毫秒(ms)處開始，vin(34)在0v開始。在接近17ms處，vin(34)超過第一電壓閾值v1(32a)(在該示例中被配置為1v)，指示vin(34)滿足閾值。響應(yīng)于vin(34)滿足閾值，控制單元13可以從第一比較器和第二比較器輸出觸發(fā)信號(如上所述的邏輯high)并且等待預(yù)定的時間延遲147a。只要vin(34)滿足閾值，則時間延遲147a繼續(xù)。在等待預(yù)定的時間延遲之后，控制單元13可以控制功率開關(guān)16的輸出，從而控制ssr10的輸出108。在該示例中，在接近時間30ms處，控制單元13激活功率開關(guān)16的輸出，將輸出108帶到零伏特并將功率輸送到負載102。

在接近時間45ms處，vin(34)增加到足以超過第二電壓閾值v2(32b)(在該示例中設(shè)置為大約3.6v)。響應(yīng)于輸入信號的輸入電壓vin(34)不再滿足閾值，控制單元13可以控制功率開關(guān)16以使輸出108關(guān)斷并且不再向負載102提供功率。這在圖4的示例中示出，其中功率開關(guān)16的引腳2以快速關(guān)斷延遲150a上升至+vbat100。在該示例中，vin(34)在大約60ms處達到峰值，并且在大約80ms處小于第二電壓閾值v2(32b)。因此，該示例示出在80ms處，vin(34)滿足閾值準則，并且作為響應(yīng)，控制單元13再次等待預(yù)定的時間延遲147b。在該示例中，在預(yù)定的時間延遲147b之后，在大約90ms處，控制單元13可以控制功率開關(guān)16的引腳2以使輸出108輸送功率到負載102。在接近110ms處，vin(34)小于v1(32a)并且vin(34)不再滿足閾值準則?？刂茊卧?3可以控制功率開關(guān)16以使輸出108關(guān)斷，如圖4的示例中所示，其中功率開關(guān)16的引腳2以快速關(guān)斷延遲150b上升至+vbat100。圖4僅圖示ssr10和系統(tǒng)50可以如何運行的一個可能示例。

圖5是示出根據(jù)本公開的技術(shù)的系統(tǒng)50的操作的示例模式的流程圖，系統(tǒng)50包括ssr10、輸入開關(guān)104和負載102。下面的解釋考慮了圖1、圖2和圖3的系統(tǒng)50和ssr10以及圖4的信號電平和定時。

ssr10可以從輸入端口(90)接收輸入信號。該輸入信號可以通過激活輸入開關(guān)104被輸送到ssr10的輸入端口。輸入開關(guān)可以通過手動激活(例如，車輛上的起動器開關(guān))或者通過用于控制一堆燈的開關(guān)來激活。開關(guān)還可以被控制系統(tǒng)激活，例如控制hvac系統(tǒng)的恒溫器、控制引擎的部件的引擎控制單元(ecu)或者可以控制電動窗的車身控制模塊(bcm)、控制電源鎖的螺線管等。

一旦ssr10接收到輸入信號，控制單元13可以確定輸入信號電壓vin34是否大于第一電壓閾值v132a(92a)。如果vin(34)小于第一電壓閾值v1，則輸入信號的電壓電平可能不滿足閾值，并且控制單元13可以不進行任何動作(93)。如果vin(34)大于第一電壓閾值，則控制單元13可以確定vin(34)是否也小于第二電壓閾值v232b(92b)。類似于92a，如果vin(34)大于第二電壓閾值v2，則輸入信號的電壓電平可能不滿足閾值，并且控制單元13可以不進行任何動作(93)。響應(yīng)于控制單元13確定輸入信號電壓vin34大于第一電壓閾值v1(32a)并且小于第二電壓閾值v2(32b)，控制單元13可以等待預(yù)定的時間延遲(94)。在預(yù)定的時間延遲之后，控制單元13可以控制功率開關(guān)16(96)的輸出，從而控制ssr10(98)的輸出108?？刂苨sr10的輸出108可以輸送功率至負載102(99)。還要注意，在vin34處于v1和v2之間但是然后移動到v1-v2帶之外的情況下，步驟94的預(yù)定時間延遲將通過經(jīng)由q4(142)對c_delay24快速放電而重新啟動。這在上述圖3和圖4中被更詳細地討論。

以下示例可以圖示本公開的一個或多個方面。

示例1：一種包括輸出端口和輸入端口的固態(tài)繼電器(ssr)裝置，繼電器裝置包括：功率開關(guān)，其中功率開關(guān)的輸出對應(yīng)于ssr裝置的輸出端口；以及控制單元，其被配置為：在ssr裝置的輸入端口處接收輸入信號；確定在輸入端口處接收的輸入信號的電壓電平；以及響應(yīng)于輸入信號的電壓電平滿足閾值，等待預(yù)定的時間延遲，并且在預(yù)定的時間延遲之后，控制功率開關(guān)的輸出，從而控制ssr裝置的輸出。

示例2：根據(jù)示例1所述的裝置，其中通過確定電壓電平不僅大于第一電壓閾值而且小于第二電壓閾值，控制單元確定輸入信號的電壓電平滿足閾值。

示例3：根據(jù)示例1-2中的任一個所述的裝置，其中基于第一電壓閾值的值，控制單元被配置來檢測輸入信號中的第一故障和第二故障，其中第一故障包括對地短路(stg)以及第二故障包括輸入信號中的泄漏。

示例4：根據(jù)示例1-3中的任一個所述的裝置，其中基于第二電壓的值，控制單元被配置來檢測輸入信號中的第三故障，其中第三故障包括對電池短路(stb)。

示例5：根據(jù)示例1-4中的任一個所述的裝置，其中控制單元包括：第一比較器、第二比較器以及包含觸發(fā)輸入的時間延遲單元；并且其中觸發(fā)輸入被耦合至第一比較器的輸出和第二比較器的輸出；并且其中響應(yīng)于觸發(fā)輸入處的觸發(fā)信號，時間延遲單元被配置為等待預(yù)定的時間延遲，并且在預(yù)定的時間延遲之后控制ssr的輸出；并且其中第一比較器的第一輸入被耦合至繼電器裝置的輸入端口，以及第一比較器的第二輸入被耦合至第一電壓閾值；并且其中第二比較器的第一輸入被耦合至繼電器裝置的輸入端口，第二比較器的第二輸入被耦合至第二電壓閾值；并且其中響應(yīng)于輸入信號的電壓電平大于第一電壓閾值，第一比較器的輸出將觸發(fā)信號輸出至觸發(fā)輸入；并且其中響應(yīng)于輸入信號的電壓電平小于第二電壓閾值，第二比較器的輸出將觸發(fā)信號輸出至觸發(fā)輸入。

示例6：根據(jù)示例1-5中的任一個所述的裝置，其中預(yù)定的時間延遲是可配置的參數(shù)。

示例7：根據(jù)示例1-6中的任一個所述的裝置，被配置有用于第一電壓閾值和第二電壓閾值的獨立滯回。

示例8：根據(jù)示例1-7中的任一個所述的裝置，其中預(yù)定的時間延遲在接近5毫秒和接近30毫秒之間。

示例9：根據(jù)示例1-8中的任一個所述的裝置，其中通過激活包括雙極結(jié)型晶體管(bjt)、絕緣柵雙極晶體管(igbt)、金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(mosfet)以及光隔離器中的一個或多個的開關(guān)，時間延遲單元控制ssr。

示例10：一種方法包括：在固態(tài)繼電器裝置(ssr)的輸入端口處接收輸入信號；確定在ssr裝置的輸入端口處所接收的輸入信號的電壓電平是否滿足閾值；以及響應(yīng)于輸入信號的電壓電平滿足閾值，在預(yù)定的時間延遲之后，控制ssr裝置的輸出。

示例11：根據(jù)示例10所述的方法，其中確定在ssr裝置的輸入端口處所接收的輸入信號的電壓電平是否滿足閾值包括確定輸入信號電壓電平大于第一電壓閾值并且小于第二電壓閾值。

示例12：根據(jù)示例11所述的方法進一步包括：響應(yīng)于確定在ssr裝置的輸入端口處所接收的輸入信號的電壓電平是否滿足閾值，輸出觸發(fā)信號以便如果在ssr裝置的輸入端口處所接收的輸入信號的電壓電平滿足閾值，觸發(fā)信號具有第一邏輯電平，并且以便如果在ssr裝置的輸入端口處所接收的輸入信號的電壓電平不滿足閾值，觸發(fā)信號具有第二邏輯電平；其中ssr裝置的輸入端口被耦合至第一比較器的第一輸入以及第二比較器的第一輸入；并且其中第一比較器的第二輸入被耦合至第一電壓閾值以及第二比較器的第二輸入被耦合至第二電壓閾值；并且其中輸出觸發(fā)信號包括：如果在ssr的輸入端口處接收的輸入信號的電壓電平大于第一電壓電平，則由第一比較器的輸出來輸出第一邏輯電平，否則由第一比較器的輸出來輸出第二邏輯電平；并且如果輸入信號的電壓電平小于第二電壓電平，則由第二比較器的輸出來輸出第一邏輯電平，否則由第二比較器的輸出來輸出第二邏輯電平；并且響應(yīng)于觸發(fā)信號具有第一邏輯電平，從而表示輸入信號的電壓電平滿足閾值，在預(yù)定的時間延遲之后，控制ssr的輸出。

示例13：根據(jù)示例10-12中的任一個所述的方法，其中在ssr裝置的輸入端口處所接收的輸入信號的電壓電平滿足閾值表示ssr已確定輸入信號不具有包括以下的一個或多個的故障：到電池的短路(stb)、對地短路(stg)和輸入信號中的泄漏。

示例14：根據(jù)示例10-13中的任一個所述的方法，其中預(yù)定的時間延遲包括在接近5毫秒和接近30毫秒之間的延遲。

示例15：根據(jù)示例10-14中的任一個的方法，其中預(yù)定的時間延遲包括延遲足夠的時間以將輸入信號去抖動。

示例16：一種系統(tǒng)，包括：包含輸出端口和輸入端口的固態(tài)繼電器(ssr)裝置，繼電器裝置包括：功率開關(guān)，其中功率開關(guān)的輸出對應(yīng)于ssr裝置的輸出；控制單元，其被配置為：在ssr裝置的輸入端口處接收輸入信號；確定在輸入端口處所接收的輸入信號的電壓電平；以及響應(yīng)于輸入信號的電壓電平滿足閾值，等待預(yù)定的時間延遲，并且在預(yù)定的時間延遲之后，控制功率開關(guān)的輸出，從而控制ssr繼電器裝置的輸出；輸入開關(guān)，被配置為提供輸入信號給ssr裝置的輸入端口；以及負載，其由ssr裝置的輸出端口控制。

示例17：根據(jù)示例16所述的系統(tǒng)，其中輸入開關(guān)從由機械開關(guān)、霍爾開關(guān)、控制單元開關(guān)和電子控制單元組成的組中選擇。

示例18：根據(jù)示例16-17中的任一個所述的系統(tǒng)，其中負載包括以下的一個或者多個：電動機、螺線管、致動器、照明器材和閥。

示例19：根據(jù)示例16-18中的任一個所述的系統(tǒng)，其中閾值被配置以檢測故障，其中故障包括到電池短路(stb)、對地短路(stg)以及輸入信號中的泄漏。

示例20：根據(jù)示例16-19中的任一個所述的系統(tǒng)，其中固態(tài)繼電器裝置能夠被配置以從輸入開關(guān)接收高電平有效信號或低電平有效信號。

已描述本發(fā)明的各個實施例。這些實施例和其他實施例在下述權(quán)利要求的范圍內(nèi)。