CN102497187A

CN102497187A - 固态交流继电器

Info

Publication number: CN102497187A
Application number: CN2011104312545A
Authority: CN
Inventors: 洪珍; 何林
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-12-20
Filing date: 2011-12-20
Publication date: 2012-06-13

Abstract

本发明涉及一种固态交流继电器。该固态交流继电器由控制电压输入端及恒流电路、光电耦合器、双向晶闸管触发电路及其功率输出负载电路、保护电路和220V交流电源组成。固态交流继电器是一种由固态电子组件组成的新型无触点开关，利用电子组件的开关特性，达到无触点、无火花而接通和断开重负载为目的。因此，它被称之为“无触点电子开关”，固态交流继电器在很多场合可取代普通电磁继电器。

Description

固态交流继电器

技术领域

本发明属于电子技术和自动控制领域，涉及一种固态交流继电器。

背景技术

用固态继电器作为电子开关，因其接通与断开无机械接触部件，所以它比普通电磁继电器工作开关速度快、无噪声与火化，可靠性高，所需控制电流较小，能与CMOS电路兼容。因此，固态继电器在自动控制有着广泛的应用。另外，在化工、防爆、防潮、防腐蚀或需要与强电隔离等场合都有着广泛的用途。

固态继电器是一种由固态电子组件组成的新型无触点开关，利用电子组件的开关特性，达到无触点、无火花而接通和断开重负载为目的。因此，它被称之为“无触点电子开关”，固态继电器在很多场合可取代普通电磁继电器。

固态继电器一般由直流电压控制部分、光电耦合器隔离部分及功率输出控制部分组成。根据实际应用，负载的供电电源无论是交流电还是直流电，在制作时选用不同类型的光电耦合器及功率输出控制元件。当供电电源为交流时，光电耦合器可选用MOC306x系列(受光器件可看作光控的双向触发二极管)，功率控制元件可用单向晶闸管或双向晶闸管。

以下详细说明这种固态交流继电器在实施过程中所涉及的相关技术。

发明内容

发明目的及有益效果：本发明所述的固态交流继电器可作为电子控制开关，其通断无机械接触部件，比普通电磁继电器工作可靠、开关速度快、无噪声与火化，控制电压范围宽、控制电流较小，能与CMOS电路兼容。因此，固态继电器可应用于计算机接口装置、电炉加热恒温控制系统、遥控系统、工业自动化装置、照明舞台灯光控制、仪器仪表、自动洗衣机、保安系统等。另外，固态交流继电器在化工、防爆、防潮、防腐蚀或需要与强电隔离的场合都有着广泛用途。

电路工作原理：固态交流继电器由NPN型晶体管BG1、NPN型晶体管BG2和电阻R1、电阻R2构成恒流电路，目的是保证控制电压在大范围变化时，光电耦合器G1能够可靠工作。在控制端加上直流电压时，电流流过电阻R1先使NPN型晶体管BG2导通，接着NPN型晶体管BG1也导通，NPN型晶体管BG1发射极与基极间电压始终保持在0.6V，即电阻R2两端电压为0.6V，所以流过电阻R2的电流为恒定为0.6V/R2，那么流过光电耦合器G1的电流也为0.6V/R2，基本不随控制电压的变化而变化。当电路中的电阻R1阻值为51Ω，控制电路输入电压可在3～28V之间变化，NPN型晶体管BG2的集电极电流维持约为10mA，电流的变化量不超过±1mA。光电耦合器G1实现了以光为介质的信号传输，使输入/输出端能够可靠隔离，隔离区的耐压大于1kV。功率控制元件选用双向晶闸管BT，电阻R3为触发限流电阻，电阻R4与电容C1串联后用来吸收电路中的瞬间峰值电压，从而保护双向晶闸管BT不被击穿。

技术方案：固态交流继电器，由控制电压输入端及恒流电路、光电耦合器、双向晶闸管触发电路及其功率输出负载电路、保护电路和220V交流电源组成，其特征包括：

控制电压输入端及恒流电路：NPN型晶体管BG1的集电极接NPN型晶体管BG2的基极和电阻R1的一端，电阻R1的另一端和光电耦合器G1的1脚接控制电压输入端的正极IN，NPN型晶体管BG2的集电极接光电耦合器G1的2脚，NPN型晶体管BG1的基极接NPN型晶体管BG2的发射极和电阻R2的一端，电阻R2的另一端和NPN型晶体管BG1的发射极与电路地GND相连；

双向晶闸管触发电路及其功率输出负载电路：双向晶闸管BT的控制极G串接电阻R3后接光电耦合器G1的4脚，光电耦合器G1的6脚接双向晶闸管BT的第一阳极T1和白炽灯HL的一端，白炽灯HL的另一端接220V交流电源的火线端L，双向晶闸管BT的第二阳极T2接220V交流电源的零线端N；

保护电路：电阻R4的一端接双向晶闸管BT的第一阳极T1，电阻R4的另一端接电容C1一端，电容C1另一端接双向晶闸管BT的第二阳极T2和220V交流电源的零线端N。

附图说明

附图1是固态交流继电器的电路工作原理图；附图1中的G1为光电耦合器为6只引脚，实际使用1脚、2脚、4脚和6脚，3脚和5脚为空脚。

具体实施方式

以下结合说明书的附图1和实施例对本发明的相关技术作进一步的描述。元器件的选择及其技术参数

BG1、BG2均选用NPN型晶体管，型号为2CS9013，要求放大倍数β≥150；

G1为光电耦合器，选用的型号为4N25或4N26，或选MOC3063，要求光电耦合器均选用DIP双列直插式封装形式，否则引脚号与附图1不符；

BT为双向晶闸管，双向晶闸管BT的参数决定着固态交流继电器的带负载能力，本实施例晶闸管BT选用BT136或BCR3AM，其负载电流最大为3A；若负载电流较大，双向晶闸管BT可选用BCR10AM，最大工作电流可达10A；若负载电流小于1A，双向晶闸管BT可使用MAC97A6等型号，以上所述型号的双向晶闸管均为TO-220塑料封装；

电阻采用RTX-1/4W型金属膜电阻，电阻R1的阻值为6.8K Ω；电阻R2～R4的阻值均为51～62Ω；

电容C1容量为0.01μF，耐压值要求不小于400V；

HL为220V的白炽灯，本实施例选用功率为25～100W。

电路制作要点与调试方法

固态交流继电器的整个电路可在一小块PCB板上制作完成，PCB板大小为30mm(长)×18mm(宽)。若负载使用220V交流电源时，制作中要特别注意输入端与输出端要尽量远离。电路应留出输入/输出端4个接线端，为了便于接线端的区分和使用，电路的控制电压输入端可采用较细引线，且正极引线留得长一些，输出端可采用较粗的引线。这样在使用时无需任何标识便可以根据引脚的引线区别输入/输出端。焊好的PCB板经测试无误后可以装入到适当大小的塑料绝缘盒里。双向晶闸管BT为功率元件，必要时可为其加装散热器；

本发明所述的固态交流继电器的输入电压范围为3～28V。当然，在确定输入电压变化范围不大情况下，制作时可以将恒流部分的电路省略掉。

Claims

1.一种固态交流继电器，由控制电压输入端及恒流电路、光电耦合器、双向晶闸管触发电路及其功率输出负载电路、保护电路和220V交流电源组成，其特征包括：

控制电压输入端及恒流电路中NPN型晶体管BG1的集电极接NPN型晶体管BG2的基极和电阻R1的一端，电阻R1的另一端和光电耦合器G1的1脚接控制电压输入端的正极IN，NPN型晶体管BG2的集电极接光电耦合器G1的2脚，NPN型晶体管BG1的基极接NPN型晶体管BG2的发射极和电阻R2的一端，电阻R2的另一端和NPN型晶体管BG1的发射极与电路地GND相连；

双向晶闸管触发电路及其功率输出负载电路中双向晶闸管BT的控制极G串接电阻R3后接光电耦合器G1的4脚，光电耦合器G1的6脚接双向晶闸管BT的第一阳极T1和白炽灯HL的一端，白炽灯HL的另一端接220V交流电源的火线端L，双向晶闸管BT的第二阳极T2接220V交流电源的零线端N；

保护电路中电阻R4的一端接双向晶闸管BT的第一阳极T1，电阻R4的另一端接电容C1一端，电容C1另一端接双向晶闸管BT的第二阳极T2和220V交流电源的零线端N。