一種新型固態(tài)繼電器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種固態(tài)繼電器，更具體地說，涉及一種新型固態(tài)繼電器。
【背景技術(shù)】
[0002]固態(tài)繼電器(亦稱固體繼電器)英文名稱為Solid State Relay，簡(jiǎn)稱SSR。它是用半導(dǎo)體器件代替?zhèn)鹘y(tǒng)電接點(diǎn)作為切換裝置的具有繼電器特性的無觸點(diǎn)開關(guān)器件，單相SSR為四端有源器件，其中兩個(gè)輸入控制端，兩個(gè)輸出端，輸入輸出間為光隔離，輸入端加上直流或脈沖信號(hào)到一定電流值后，輸出端就能從斷態(tài)轉(zhuǎn)變成通態(tài)。固態(tài)繼電器工作可靠，壽命長(zhǎng)，無噪聲，無火花，無電磁干擾，開關(guān)速度快，抗干擾能力強(qiáng)，且體積小，耐沖擊，耐振蕩，防爆、防潮、防腐蝕、能與TTL、DTL、HTL等邏輯電路兼容，以微小的控制信號(hào)達(dá)到直接驅(qū)動(dòng)大電流負(fù)載的目的。主要不足是存在通態(tài)壓降(需相應(yīng)散熱措施)，有斷態(tài)漏電流，交直流不能通用，觸點(diǎn)組數(shù)少，另外過電流、過電壓及電壓上升率、電流上升率等指標(biāo)差。SSR系列固態(tài)繼電器螺紋引出端子接線，具有強(qiáng)度高、耐沖擊、抗震動(dòng)性強(qiáng)、輸入端驅(qū)動(dòng)電流小，可方便與計(jì)算機(jī)終端數(shù)字控制電路接口，廣泛應(yīng)用在石油化工、儀器設(shè)備、多種機(jī)械、電磁閥控制、數(shù)控機(jī)床、娛樂設(shè)施等，自動(dòng)化設(shè)備。固態(tài)繼電器是交直流接觸器的更新?lián)Q代產(chǎn)品，特別適用于腐蝕、潮濕、防光、防爆等惡劣環(huán)境及頻繁開關(guān)場(chǎng)合。固態(tài)繼電器型號(hào)規(guī)格繁多，但它們的工作原理基本上是相似的。主要由輸入(控制)電路，觸發(fā)驅(qū)動(dòng)電路和輸出(負(fù)載)電路三部分組成。
[0003]觸發(fā)驅(qū)動(dòng)電路的作用是給輸出器件提供觸發(fā)信號(hào)。固態(tài)繼電器的輸出電路是在觸發(fā)信號(hào)的控制下，實(shí)現(xiàn)固態(tài)繼電器的通斷切換。固態(tài)繼電器的驅(qū)動(dòng)觸發(fā)電路可以包括隔離耦合電路、功能電路和觸發(fā)電路三部分。隔離耦合電路，目前多采用光電耦合器和高頻變壓器兩種電路形式。常用的光電親合器有光-三極管、光-雙向可控娃、光-二極管陣列(光-伏)等。高頻變壓器耦合，是在一定的輸入電壓下，形成約1MHz的自激振蕩，通過變壓器磁芯將高頻信號(hào)傳遞到變壓器次級(jí)。功能電路可包括檢波整流、過零、加速、保護(hù)、顯示等各種功能電路。輸出(負(fù)載)電路由輸出器件(芯片)和起瞬態(tài)抑制作用的吸收回路組成，有時(shí)還包括反饋電路。目前，各種固態(tài)繼電器使用的輸出器件主要有晶體三極管(Transistor)、單向可控娃(Thyristor或SCR)、雙向可控娃(Triac)、功率場(chǎng)效應(yīng)管(MOSFET)、絕緣柵型雙極晶體管(IGBT)等。常用的固態(tài)繼電器原理圖如圖1所示??從DW1、DW2上取出的削頂正弦信號(hào)經(jīng)反相器BGl輸出方波再經(jīng)運(yùn)算放大器A輸出尖峰脈沖信號(hào)。尖峰脈沖加在D3?D6的交流對(duì)角線與SCR的控制極和陰極間，D3?D6的直流對(duì)角線接在光電耦合器的輸出端。當(dāng)從A、B輸入低壓小電流信號(hào)時(shí)，二極管發(fā)光，光敏管導(dǎo)通，于是從A運(yùn)算放大器中輸出的尖峰脈沖觸發(fā)SCR導(dǎo)通，角載RL得電。A、B無信號(hào)輸入時(shí)，光電耦合器BG2截止，尖峰脈沖通不過而使SCR不能導(dǎo)通。圖2是第一代集成光控MOS繼電器，是在輸出元件中使用功率MOSFET (金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)的SSR。輸入端子中有電流流過時(shí)，LED會(huì)發(fā)光，這個(gè)光使柵極產(chǎn)生光電流，這個(gè)光電流使功率MOS FET置于0N。開關(guān)采用兩個(gè)源極相連的功率MOS FET，可控制AC負(fù)載。第一代集成光控MOS繼電器，也稱光柵繼電器，因光電流電壓低，形成的導(dǎo)電溝道，內(nèi)阻較大，不理想，只適合于控制小功率交直流負(fù)載。圖3是第二代集成光控MOS固態(tài)繼電器原理圖。為使功率MOSFET動(dòng)作，采用LED陣列作為發(fā)光元件，采用光電三極管陣列作為受光元件。輸入端子中有電流流過時(shí)，LED陣列發(fā)出的光使光電三極管陣列中發(fā)生光電流，形成串聯(lián)的光電池，可以使柵極電壓高達(dá)8V，使功率MOS FET置于0N。開關(guān)采用兩個(gè)源極相連的功率M0SFET，可控制AC負(fù)載。LED陣列與光電管陣列為MOS柵極控制電路提供驅(qū)動(dòng)電源，是第二代集成光控MOS的顯著特點(diǎn)，開關(guān)內(nèi)阻已經(jīng)降到毫歐級(jí)，可以驅(qū)動(dòng)大功率交直流負(fù)載。但是大功率的集成光控MOS固態(tài)繼電器，價(jià)格昂貴，已經(jīng)被國外芯片廠商所壟斷，制約了固態(tài)交流繼電器的推廣使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]1.發(fā)明要解決的技術(shù)問題
[0005]本發(fā)明的目的在于克服上述的不足，提出了一種新型固態(tài)繼電器，采用本發(fā)明的技術(shù)方案，通過增加浮動(dòng)式直流穩(wěn)壓電源來控制兩只功率場(chǎng)效應(yīng)管的柵極，實(shí)現(xiàn)對(duì)交流負(fù)載或直流負(fù)載的控制，通態(tài)壓降低，通用性高，適用范圍廣。
[0006]2.技術(shù)方案
[0007]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為:
[0008]本發(fā)明的一種新型固態(tài)繼電器，包括控制輸入端、隔離電路、觸發(fā)驅(qū)動(dòng)電路、邏輯翻轉(zhuǎn)電路、輸出電路和浮動(dòng)式直流穩(wěn)壓電源，所述的浮動(dòng)式直流穩(wěn)壓電源包括第一電阻Rl、整流二極管Q3、儲(chǔ)能電容C、雙向穩(wěn)壓二極管D1，第一電阻Rl的一端連接到公共端C0M，第一電阻Rl的另一端連接整流二極管Q3的陽極，整流二極管Q3的陰極分別連接儲(chǔ)能電容C的正極VC和雙向穩(wěn)壓二極管Dl的第一端，儲(chǔ)能電容C的負(fù)極S連接雙向穩(wěn)壓二極管Dl的第二端；所述的控制輸入端包括第二電阻R2和第一發(fā)光二級(jí)管LEDl，所述的第一發(fā)光二級(jí)管LEDl的陽極連接第二電阻R2的一端，第二電阻R2的另一端為第一輸入端A，發(fā)光二級(jí)管LEDl的陰極為第二輸入端B ;所述的隔離電路為為光電隔離耦合器，光電隔離耦合器由發(fā)光二級(jí)管LEDl和第一光電三極管Tl封裝在一起構(gòu)成的；所述的觸發(fā)驅(qū)動(dòng)電路包括第一光電三極管Tl和第三電阻R3，所述的第一光電三極管Tl的集電極連接第三電阻R3的一端，第三電阻R3的另一端連接儲(chǔ)能電容C的正極VC，第一光電三極管Tl的發(fā)射極連接儲(chǔ)能電容C的負(fù)極S ;所述的邏輯翻轉(zhuǎn)電路包括開關(guān)管T2和第四電阻R4，所述的開關(guān)管T2的基極連接第一光電三極管Tl的集電極，開關(guān)管T2的集電極連接第四電阻R4的一端，第四電阻R4的另一端與儲(chǔ)能電容C的正極VC，開關(guān)管T2的發(fā)射極連接儲(chǔ)能電容C的負(fù)極S ;所述的輸出電路包括第一 MOS管T3、第二 MOS管T4和負(fù)載電路，所述的第一 MOS管T3的源極與漏極之間反方向并聯(lián)有第一二極管Q1，所述的第二 MOS管T4的源極與漏極之間反方向并聯(lián)有第二二級(jí)管Q2，所述的第一 MOS管T3的源極和第二 MOS管T4的源極的連接點(diǎn)構(gòu)成第三輸出端s，輸出端s與儲(chǔ)能電容C的負(fù)極S相連，第一 MOS管T3的柵極和第二 MOS管T4的柵極相連后與開關(guān)管T2的集電極相連，第一 MOS管T3的漏極為第一輸出端dl，第二 MOS管T4的漏極為第二輸出端d2，所述的負(fù)載電路為直流負(fù)載或交流負(fù)載。
[0009]更進(jìn)一步地，所述的負(fù)載電路為交流負(fù)載，所述的負(fù)載電路包括負(fù)載RL和交流電AC，所述的交流電AC的一端連接公共端COM后連接負(fù)載RL的一端，負(fù)載RL的另一端連接第一輸出端dl，交流電AC的另一端連接第二輸出端d2。
[0010]更進(jìn)一步地，所述的負(fù)載電路為直流負(fù)載，所述的負(fù)載電路包括負(fù)載RL和直流電DC,所述的直流電DC的正極連接公共端COM后連接負(fù)載RL的一端，負(fù)載RL的一端，負(fù)載RL的另一端連接第一輸出端dl，直流電DC的負(fù)極連接第二輸出端d2 ;或者所述的直流電DC的正極連接公共端COM后連接負(fù)載RL的一端，負(fù)載RL的另一端連接第一輸出端dl，直流電DC的負(fù)極連接第三輸出端s ;或者所述的直流電DC的正極連接公共端COM后連接負(fù)載RL的一端，負(fù)載RL的另一端連接第一輸出端D1，直流電DC的負(fù)極連接第三輸出端s，第一輸出端dl與第二輸出端d2相連。
[0011]3.有益效果
[0012]采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與已有的公知技術(shù)相比，具有如下顯著效果:
[0013](I)本發(fā)明的一種新型固態(tài)繼電器，其通過增加浮動(dòng)式直流穩(wěn)壓電源來控制兩只功率場(chǎng)效應(yīng)管的柵極，實(shí)現(xiàn)對(duì)交流負(fù)載或直流負(fù)載的控制，通態(tài)壓降低，通用性高，適用范圍廣；
[0014](2)本發(fā)明的一種新型固態(tài)繼電器，其通過增加直流穩(wěn)壓電源，可以為功能電路提供穩(wěn)定的工作電源，通過增加各種功能電路模塊，開發(fā)出各種功能的固態(tài)繼電器。
【附圖說明】
[0015]圖1為現(xiàn)有固態(tài)繼電器原理圖；
[0016]圖2為現(xiàn)有第一代集成光控MOS固態(tài)繼電器原理圖；
[0017]圖3為現(xiàn)有第二代集成光控MOS固態(tài)繼電器原理圖；
[0018]圖4為本發(fā)明的一種新型固態(tài)繼電器的實(shí)施例1的原理圖；
[0019]圖5為本發(fā)明的一種新型固態(tài)繼電器的實(shí)施例2的原理圖；
[0020]圖6為本發(fā)明的一種新型固態(tài)繼電器的實(shí)施例3的原理圖；
[0021]圖7為本發(fā)明的一種新型固態(tài)繼電器的實(shí)施例4的原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]為進(jìn)一步了解本發(fā)明的內(nèi)容，結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)描述。
[0023]實(shí)施例1
[0024]結(jié)合圖4，本實(shí)施例的一種新型固態(tài)繼電器，包括控制輸入端、隔離電路、觸發(fā)驅(qū)動(dòng)電路、邏輯翻轉(zhuǎn)電路、輸出電路和浮動(dòng)式直流穩(wěn)壓電源，浮動(dòng)式直流