CN102064811A - 一种直流固态继电器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直流固态继电器，属于继电器领域。该继电器的结构是由输入电路、隔离电路和输出电路依次连接构成，输入电路和输出电路均是由电阻、开关管和二极管组成，隔离电路采用光电耦合器。本发明在输入电路中引入了正反馈回路，使得继电器的导通电压和截止电压值分离，且留有一定的裕度，继电器具有滞回特性，防止临界抖动现象，同时继电器输出不受负载的影响，端口相对独立。本发明直流固态继电器能够在动作临界值处准确动作，提高了工作的稳定性。

Description

一种直流固态继电器

技术领域

本发明涉及一种固态继电器，尤其涉及一种具有滞回特性的直流固态继电器，属于继电器领域。

背景技术

现有的继电器技术中，直流继电器大多为电磁继电器，此类型的继电器一般都通过线圈产生磁效应吸引衔铁使其达到导通和断开电路的功能。这种电磁继电器由于采用电磁原理，所以容易受外界的干扰。另外，这种继电器的触点长期使用难免造成磨损，尤其应用在电流较大的电路，长期导通和断开形成的电弧等原因使继电器触点氧化而影响导通和关断能力，从而影响到电路应有的效果和功能。相对而言，固态继电器由于它没有可动的机械触点，与电磁继电器相比，具有灵敏度高、开关速度快、寿命长、可靠性高等优点。

现有的固态继电器导通和关断的临界电压近似相同，在临界电压附近动作不准确，容易造成误动作。同时，继电器的输出往往受到负载大小的影响，对于负载变化的电路中，直流固态继电器工作会出现输出电压漂移的情况，导致继电器工作不稳定，可靠性降低。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，而提出一种具有输入电压滞回特性的、工作稳定性高的直流固态继电器。

该继电器的结构是由输入电路、隔离电路和输出电路依次连接构成，输入电路的IN1端和IN2端作为继电器的输入端，输出电路的OUT1端和OUT2端作为继电器的输出端。

所述输入电路包括第一至第三电阻、第一和第二开关管以及第一和第二二极管，所述隔离电路是一个光耦合器，其中：第一电阻一端与第三电阻一端的连接点构成输入电路的IN1端，第一电阻的另一端分别连接第一开关管的发射极和第二电阻的一端，第一开关管的集电极连接第二开关管的基极，第一开关管的基极分别连接第二开关管的集电极、第三电阻的另一端和第二二极管的阴极，第二开关管的发射极连接第一二极管的阴极，第一二极管的阳极连接光耦合器的一个输入端，第二电阻另一端与第二二极管阳极的连接点构成输入电路的IN2端并连接光耦合器的另一个输入端；所述输出电路包括第四和第五电阻、第三和第四开关管及第三二极管，第三开关管集电极、第四开关管集电极和第三二极管阴极的连接点构成输出电路的OUT1端并连接光耦合器的一个输出端，第三开关管的基极与第四电阻的一端连接并连接光耦合器的另一个输出端，第三开关管的发射极分别连接第四开关管的基极和第五电阻的一端，第四电阻另一端、第五电阻另一端、第四开关管发射极和第三二极管阳极的连接点构成输出电路的OUT2端。

技术效果：

本发明在输入电路中引入了正反馈回路设计，使得继电器的导通电压值与截止电压值分离，并且留有一定的裕度，继电器具有滞回特性，能够在动作临界值处准确动作，防止临界抖动现象，同时继电器输出不受负载的影响，端口相对独立，隔离电路采用光耦合器，工作稳定性高。

附图说明

图1为本发明继电器的结构框图。

图2为本发明继电器的电路原理图，图中符号名称：R1～R5分别为第一至第五电阻；T1～T4分别为第一至第四开关管；D1～D3分别为第一至第三二极管；U1为光耦合器；IN1、IN2为继电器的两个输入端；OUT1、OUT2为继电器的两个输出端。

图3为本发明继电器的输入输出电压特性示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明直流固态继电器的结构是由输入电路、隔离电路和输出电路依次连接构成，输入电路的IN1端和IN2端作为继电器的输入端，输出电路的OUT1端和OUT2端作为继电器的输出端。

本发明继电器的具体电路结构如图2所示，所述输入电路包括第一至第三电阻R1～R3、第一和第二开关管T1、T2以及第一和第二二极管D1、D2，所述隔离电路是一个光耦合器U1，其中：第一电阻R1一端与第三电阻R3一端的连接点构成输入电路的IN1端，第一电阻R1的另一端分别连接第一开关管T1的发射极和第二电阻R2的一端，第一开关管T1的集电极连接第二开关管T2的基极，第一开关管T1的基极分别连接第二开关管T2的集电极、第三电阻R3的另一端和第二二极管D2的阴极，第二开关管T2的发射极连接第一二极管D1的阴极，第一二极管D1的阳极连接光耦合器U1的一个输入端，第二电阻R2另一端与第二二极管D2阳极的连接点构成输入电路的IN2端并连接光耦合器U1的另一个输入端；所述输出电路包括第四和第五电阻R4、R5、第三和第四开关管T3、T4及第三二极管D3，第三开关管T3集电极、第四开关管T4集电极和第三二极管D3阴极的连接点构成输出电路的OUT1端并连接光耦合器U1的一个输出端，第三开关管T3的基极与第四电阻R4的一端连接并连接光耦合器U1的另一个输出端，第三开关管T3的发射极分别连接第四开关管T4的基极和第五电阻R5的一端，第四电阻R4另一端、第五电阻R5另一端、第四开关管T4发射极和第三二极管D3阳极的连接点构成输出电路的OUT2端。

光耦合器U1采用TLP127，第一和第二二极管D1、D2为稳压二极管。

图3示意了本发明继电器的输入输出电压特性，下面结合图2和图3来对本发明继电器关断与导通的工作过程进行说明。

关断至导通过程：

输入电压范围为0V～24V，初始值为0V，此时光耦合器U1处于关断状态，电路不导通；电阻R2、R1构成开关管输入分压回路，图2中③点的电压为二极管D2上电压，基本恒定不变；逐渐增大输入电压，当图2中②点电压超过③点电压时(此时输入电压大约为17.7V)，开关管T1导通，从而开关管T2导通；接着光耦合器U1中的发光二极管被触发导通，光耦合器U1将发光二极管发出的光由光敏三极管转换成光电流，光耦合器U1导通，从而将整个电路导通；继续升高输入电压直至24V，电路则继续保持在导通状态。

导通至关断过程：

将输入电压从24V逐渐降低，此时二极管D2两端的电压等于开关管T2、二极管D1及光耦合器U1中发光二极管三个元件的电压总和，开关管集电极保持导通状态；随着输入电压的降低，图2中③点电压比②点电压略高0.7V时，此时电压为临界电压，只要电压再稍微降低一点，开关管T1就会截止，此时输入电压大约为10.2V左右；开关管T1截止后，光耦合器U1中的发光二极管随之截止，从而使整个电路处于截止状态；继续降低输入电压直至0V，电路则继续保持在截止状态。

从以上工作过程的分析可以看出，本发明继电器能以小电流控制大电流，实现了固态继电器的基本功能，在输入电路中引入了正反馈回路，使得继电器的导通电压与截止电压分离，同时继电器的输出与负载无关，端口相对独立，继电器可以在导通电压值和截止电压值处准确动作。

Claims (2)

1.一种直流固态继电器，其特征在于：该继电器是由输入电路、隔离电路和输出电路依次连接构成，输入电路的IN1端和IN2端作为继电器的输入端，输出电路的OUT1端和OUT2端作为继电器的输出端。

2.根据权利要求1所述的直流固态继电器，其特征在于：所述输入电路包括第一至第三电阻(R1、R2、R3)、第一和第二开关管(T1、T2)以及第一和第二二极管(D1、D2)，所述隔离电路是一个光耦合器(U1)，其中：第一电阻(R1)一端与第三电阻(R3)一端的连接点构成输入电路的IN1端，第一电阻(R1)的另一端分别连接第一开关管(T1)的发射极和第二电阻(R2)的一端，第一开关管(T1)的集电极连接第二开关管(T2)的基极，第一开关管(T1)的基极分别连接第二开关管(T2)的集电极、第三电阻(R3)的另一端和第二二极管(D2)的阴极，第二开关管(T2)的发射极连接第一二极管(D1)的阴极，第一二极管(D1)的阳极连接光耦合器(U1)的一个输入端，第二电阻(R2)另一端与第二二极管(D2)阳极的连接点构成输入电路的IN2端并连接光耦合器(U1)的另一个输入端；所述输出电路包括第四和第五电阻(R4、R5)、第三和第四开关管(T3、T4)及第三二极管(D3)，第三开关管(T3)集电极、第四开关管(T4)集电极和第三二极管(D3)阴极的连接点构成输出电路的OUT1端并连接光耦合器(U1)的一个输出端，第三开关管(T3)的基极与第四电阻(R4)的一端连接并连接光耦合器(U1)的另一个输出端，第三开关管(T3)的发射极分别连接第四开关管(T4)的基极和第五电阻(R5)的一端，第四电阻(R4)另一端、第五电阻(R5)另一端、第四开关管(T4)发射极和第三二极管(D3)阳极的连接点构成输出电路的OUT2端。

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