CN103647540A - 固态宽电压隔离型直流继电器 - Google Patents

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本发明是关于一种固态宽电压隔离型直流继电器，其特征包括：5～24V直流电源、控制电压输入及光电耦合电路、场效应管驱动电路、负载电路；所述的控制电压输入及光电耦合电路由电阻R1、光电耦合器IC1组成，光电耦合器IC1选用的型号为4N3或4N26；所述的场效应管驱动电路由N沟道增强型大功率场效应管VT1、电阻R2、电阻R3和硅整流二极管D2组成；所述的负载电路由负载RL和硅整流二极管D1组成。本发明所述的固态宽电压隔离型直流继电器是一个电控隔离型直流控制开关，光电隔离绝缘电压可达几千伏，因MOSFET管的导通电阻很小，故具有开关损耗极小，工作电压范围宽、开关速度快等优点，所以它有很宽的应用范围。

Description

固态宽电压隔离型直流继电器
技术领域
本发明属于电子技术和自动控制领域，是关于一种固态宽电压隔离型直流继电器。
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，所以它比电磁继电器有着控制电流小、开关速度快、无触点火花、无噪声、可靠性高等特点。因此，固态继电器在自动控制有着广泛应用。另外，它在化工、防爆、防潮、防腐蚀或需要与强电隔离等场合都可以应用。
固态继电器是一种由固态电子组件组成的无触点控制开关，利用MOSFET管的开关特性，达到开关无触点、无火花而接通或断开负载为目的。因此，它被称之为“无触点电子开关”。
本发明所述的固态宽电压隔离型直流继电器由直流电压控制部分、光电耦合器隔离部分及功率控制部分组成。根据实际应用，它是一个电控隔离型直流控制开关，光电隔离绝缘电压可达几千伏，因MOSFET管的导通电阻很小，故它有着开关损耗极小，工作电压范围宽、开关速度快等优点，所以它有很宽的应用范围。
以下详细说明本发明所述的固态宽电压隔离型直流继电器在实施过程中所涉及的有关技术内容。
发明内容
发明目的及有益效果：固态继电器是一种由固态电子元件组成的无触点控制开关，利用MOSFET管的开关特性，达到开关无触点、无火花而接通或断开负载为目的。因此，它被称之为“无触点电子开关”。本发明所述的固态宽电压隔离型直流继电器由直流电压控制部分、光电耦合器隔离部分及功率控制部分组成。根据实际应用，它是一个电控隔离型直流控制开关，光电隔离绝缘电压可达几千伏，因MOSFET管的导通电阻很小，故具有开关损耗极小，工作电压范围宽、开关速度快等优点，所以它有很宽的应用范围。
电路工作原理：固态宽电压隔离型直流继电器由限流电阻R1、光电耦合器IC1、N沟道增强型大功率场效应管VT1及电阻R2、电阻R3、硅整流二极管D1～D2组成，被驱动的负载RL可以是阻性负载，也可以是感性负载，如：直流无刷电动机、螺管线圈、电磁阀等。
在未加控制电压时，光电耦合器IC1中的红外发光二极管不发光，光电三极管截止，N沟道增强型大功率场效应管VT1也截止,负载RL无电不工作；当加上控制电压后，在有一定电流流经光电耦合器IC1中的红外发光二极管时，使光电耦合器IC1中的光电三极管饱和导通，光电三极管的Vce只有零点几伏电压，所以电阻R2两端的电压直接连接N沟道增强型大功率场效应管VT1的栅极和源极，这时N沟道增强型大功率场效应管VT1导通，相当于N沟道增强型大功率场效应管VT1开关闭合，负载RL得电工作。
在负载RL两端并接1只硅整流二极管D1是为防止感性负载在断电瞬间产生的感应电势与直流电源电压叠加而损坏N沟道增强型大功率场效应管VT1。
技术方案：固态宽电压隔离型直流继电器，它包括5～24V直流电源、控制电压输入及光电耦合电路、场效应管驱动电路、负载电路，其特征在于：
控制电压输入及光电耦合电路：它由电阻R1、光电耦合器IC1组成，光电耦合器IC1选用的型号为4N3或4N26，电阻R1的一端接控制电压的正极V＋,电阻R1的另一端接光电耦合器IC1的第1脚，光电耦合器IC1的第2脚接控制电压的负极V－；
场效应管驱动电路：它由N沟道增强型大功率场效应管VT1、电阻R2、电阻R3和硅整流二极管D2组成，N沟道增强型大功率场效应管VT1的栅极接光电耦合器IC1的第4脚和电阻R2的一端，N沟道增强型大功率场效应管VT1的源极和电阻R2的另一端接电路地GND，光电耦合器IC1的第5脚通过电阻R3接电路正极VCC，硅整流二极管D2的负极接N沟道增强型大功率场效应管VT1的漏极，硅整流二极管D2的正极接电路地GND；
负载电路：它由负载RL和硅整流二极管D1组成，负载RL的一端和硅整流二极管D1的负极接电路正极VCC，负载RL的另一端和硅整流二极管D1的正极接N沟道增强型大功率场效应管VT1的漏极；
5～24V直流电源的正极接电路正极VCC，5～24V直流电源的负极与电路地GND相连。
附图说明
附图是本发明提供的固态宽电压隔离型直流继电器一个实施例电路工作原理图。
具体实施方式
按照附图所示的固态宽电压隔离型直流继电器电路工作原理图和附图说明，并按照发明内容所述的各部分电路中元器件之间连接关系，以及实施方式中所述的元器件技术参数要求和电路制作要点进行实施即可实现本发明，以下结合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
IC1为光电耦合器，选用的型号为4N3或4N26，光电耦合器选用DIP双列直插式为6脚封装，其绝缘电压＞5000V，其中发光二极管的典型控制电压1.2V，第3脚为空脚，第6脚悬空不用；
VT1为N沟道增强型大功率场效应管，选用的型号为IRFZ22或FQP50NO6，封装形式为TO-220；
D1～D2为硅整流二极管，选用的型号为1N4001；
电阻全部采用RTX-1/4W型金属膜电阻，电阻R1的阻值为1KΩ；电阻R2的阻值为10KΩ；电阻R3的阻值为5～10KΩ。
电路制作要点与电路调试方法
因固态宽电压隔离型直流继电器的电路结构比较简单，一般情况下只要选用的电子元器件性能完好，并按照说明书附图中的元器件连接关系进行焊接，物理连接线及焊接质量经过仔细检查正确无误后，本发明的电路基本不需要进行任何调试即可正常工作；
固态宽电压隔离型直流继电器的控制电压的输入范围3～24V；
当负载RL电流在5A以下时，N沟道增强型大功率场效应管VT1的损耗较小，发热量不大，可以不装散热片；若负载RL电流≥5A时,需要加装一定尺寸的散热片；
在负载RL通过电流达到5A时，在N沟道增强型大功率场效应管VT1所消耗的功率仅有0.11W，从而可以得知固态宽电压隔离型直流继电器的性能很好；
当直流电源电压在l5V以下时，电阻R3可以略去不用；当直流电源电压为l5～24V，电阻R3的阻值可在5～10KΩ范围内调整。

Claims (1)

1.一种固态宽电压隔离型直流继电器，它包括5～24V直流电源、控制电压输入及光电耦合电路、场效应管驱动电路、负载电路，其特征在于：
所述的控制电压输入及光电耦合电路由电阻R1、光电耦合器IC1组成，光电耦合器IC1选用的型号为4N3或4N26，电阻R1的一端接控制电压的正极V＋,电阻R1的另一端接光电耦合器IC1的第1脚，光电耦合器IC1的第2脚接控制电压的负极V－；
所述的场效应管驱动电路由N沟道增强型大功率场效应管VT1、电阻R2、电阻R3和硅整流二极管D2组成，N沟道增强型大功率场效应管VT1选用的型号为IRFZ22，N沟道增强型大功率场效应管VT1的栅极接光电耦合器IC1的第4脚和电阻R2的一端，N沟道增强型大功率场效应管VT1的源极和电阻R2的另一端接电路地GND，光电耦合器IC1的第5脚通过电阻R3接电路正极VCC，硅整流二极管D2的负极接N沟道增强型大功率场效应管VT1的漏极，硅整流二极管D2的正极接电路地GND；
所述的负载电路由负载RL和硅整流二极管D1组成，负载RL的一端和硅整流二极管D1的负极接电路正极VCC，负载RL的另一端和硅整流二极管D1的正极接N沟道增强型大功率场效应管VT1的漏极；
所述的5～24V直流电源的正极接电路正极VCC，5～24V直流电源的负极与电路地GND相连。
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