CN104270131B - 一种固态继电器电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种固态继电器，特别是涉及一种抗电快速瞬变脉冲的固态继电器，包括：输入开关电路、光耦器件、第一整流电路、第二整流电路、电阻R4、输出开关电路、阻容滤波电路；本发明的固态继电器通过阻容滤波电路对电路的滤波作用及第一整流电路和第二整流电路对电路的整流作用能够很好的过滤电快速瞬变脉冲群，大大降低了电快速瞬变脉冲群对光耦器件的影响，提高整个固态继电器电路的可靠性。

Description

一种固态继电器电路

技术领域

本发明涉及一种固态继电器，特别是涉及一种抗电快速瞬变脉冲的固态继电器。

背景技术

电快速瞬变脉冲群是在切换感性负载瞬变过程中产生的，如继电器触点弹跳动作、马达、定时器等断开时引起的一系列短上升时间、高重复率和低能量的瞬变干扰脉冲群。传统的固态继电器中使用的普通光耦器件的抗电快速瞬变干扰脉冲群的能力很低，如专利CN 102594319 A的一种双灯指示固态继电器，其输出开端电路端与外接负载的连接之间仅通过一个阻容吸收回路来对电路进行保护，其抗瞬变干扰脉冲群的能力较低。一旦使用环境中有较高的电快速瞬变脉冲群时，固态继电器容易发生误导通。要提高其抗电快速瞬变干扰脉冲群的能力，则需要采用高性能的光耦器件，然而由于高性能的光耦器件的价格是普通光耦器件的好几倍，这将大大增加了固态继电器的成本。

发明内容

针对上述现有技术，本发明的解决的技术问题是提供一种抗电快速瞬变脉冲的固态继电器，本发明的固态继电器的抗电快速瞬变脉冲的能力比采用高性能光耦的常规的固态继电器还要高，而且成本较低。

为解决上述问题，本发明的固态继电器电路，包括：输入开关电路、光耦器件、第一整流电路、第二整流电路、输出开关电路、阻容滤波电路；

所述的输入开关电路的第一输入端和输入开关电路的第二输入端分别作为固态继电器电路的第一输入端和固态继电器电路的第二输入端；所述的输入开关电路的第一输出端和输入开关电路的第二输出端分别与光耦器件的输入第一端和光耦器件的输入第二端相连；

所述的光耦器件的输出第一端与所述的第一整流电路的输出端相连，所述的光耦器件的输出第二端与第二整流电路的输入端相连；

所述的第一整流电路由二极管D1和二极管D2构成；所述的二极管D1的阴极与二极管D2的阴极相连作为第一整流电路的输出端；所述的二极管D1的阳极作为第一整流电路的第一输入端；所述的二极管D2的阳极作为第一整流电路的第二输入端；

所述的输出开关电路的第一输出端与输出开关电路的第二输出端分别为固态继电器电路的第一输出端和固态继电器电路的第二输出端，作为一开关的两端用于与外接负载回路串接；所述的输出开关电路由可控硅元件构成，所述的可控硅元件的门极与第二整流电路的输出端相连；

所述的阻容滤波电路并联在固态继电器电路的第一输出端和固态继电器电路的第二输出端之间；所述的阻容滤波电路由第一阻容滤波电路和第二阻容滤波电路反向并联构成；所述的第一阻容滤波电路由电容C1与电阻R6串联构成，其串联节点作为第一阻容滤波电路的输出端；所述的第二阻容滤波电路由电容C2和电阻R5串联构成，其串联节点作为第二阻容滤波电路的输出端；所述的第一阻容滤波电路的输出端与第一整流电路的第一输入端相连；所述的第二阻容滤波电路的输出端与第一整流电路的第二输入端相连；

作为本发明的进一步改进，所述的输出开关电路由单向可控硅Q1和单向可控硅Q2反向并联构成，其并联节点分别作为输出开关电路的第一输出端与输出开关电路的第二输出端；

所述的单向可控硅Q1的门极和单向可控硅Q2的门极与所述的第二整流电路的输出端相连；

更进一步，所述的第二整流电路由二极管D3和二极管D4构成；所述的二极管D3的阳极与二极管D4的阳极相连作为第二整流电路的输入端；所述的二极管D3的阴极作为第二整流电路的第一输出端；所述的二极管D4的阴极作为第二整流电路的第二输出端；所述的第二整流电路的第一输出端与单向可控硅Q1的门极相连，所述的第二整流电路的第二输出端与单向可控硅Q2的门极相连。

优选的，所述的第二整流电路由二极管构成；所述的二极管的阳极作为第二整流电路的输入端，所述的二极管的阴极作为第二整流电路的输出端；所述的第二整流电路的第一输出端与单向可控硅Q1的门极相连，所述的第二整流电路的第二输出端连接单向可控硅Q2的门极。

作为本发明的进一步改进，所述的输出开关电路由双向可控硅构成；所述的双向可控硅的两个传输端分别作为输出开关电路的第一输出端与输出开关电路的第二输出端；所述的第二整流电路由二极管构成，所述的二极管的阳极与二极管的阴极分别作为第二整流电路的输入端和第二整流电路的输出端；所述的第二整流电路的输出端与双向可控硅的门极相连。

作为本发明的进一步改进，所述的输入开关电路由二极管D5、晶体管T1、晶体管T2、电阻R1、电阻R2和电阻R3构成；所述的二极管D5的阳极和晶体管T1的发射极分别作为输入开关电路的第一输入端和输入开关电路的第二输入端；所述的二级管D5的阴极串联电阻R2后与晶体管T1的集电极相连；所述的晶体管T1基极串联电阻R3后与晶体管T1的发射极相连；所述的晶体管T2的基极连接在电阻R2与晶体管T1的集电极之间，所述的晶体管T2的发射极与晶体管T1的基极相连；所述的二极管D5的阴极与电阻R2的串联节点连接电阻R1后作为输入开关电路的第一输出端，所述的晶体管T2的集电极作为输入开关电路的第一输出端和第二输出端。

作为本发明的进一步改进，所述的固态继电器电路增加阻容吸收回路；所述的阻容吸收回路并联在固态继电器电路的第一输出端和固态继电器电路的第二输出端之间。

附图说明

图1 是本发明的第一个优选实施例的电路图。

图2 是本发明的第二个优选实施例的电路图。

具体实施方式

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

实施例1：

本发明的固态继电器电路的第一种实施方式如图1所示，包括输入开关电路10、光耦器件20、第一整流电路30、第二整流电路40、电阻R4、输出开关电路50、阻容滤波电路60、阻容吸收回路70；

所述的输入开关电路10由二极管D5、晶体管T1、晶体管T2、电阻R1、电阻R2和电阻R3构成；所述的二极管D5的阳极和晶体管T1的发射极分别作为输入开关电路10的第一输入端和输入开关电路10的第二输入端；所述的二级管D5的阴极串联电阻R2后与晶体管T1的集电极相连；所述的晶体管T1基极串联电阻R3后与晶体管T1的发射极相连；所述的晶体管T2的基极连接在电阻R2与晶体管T1的集电极的连接节点之间，所述的晶体管T2的发射极与晶体管T1的基极相连；所述的二极管D5的阴极与电阻R2的串联节点连接电阻R1后作为输入开关电路10的第一输出端，所述的晶体管T2的集电极作为输入开关电路10的第二输出端；所述的输入开关电路10的第一输出端和输入开关电路10的第二输出端分别与光耦器件20的输入第一端和光耦器件20的输入第二端相连；

所述的光耦器件20的输出第一端与所述的第一整流电路30的输出端相连，所述的光耦器件20的输出第二端串联电阻R4后与第二整流电路40的输入端相连；

所述的第一整流电路30由二极管D1和二极管D2构成；所述的二极管D1的阴极与二极管D2的阴极相连作为第一整流电路30的输出端；所述的二极管D1的阳极作为第一整流电路30的第一输入端；所述的二极管D2的阳极作为第一整流电路30的第二输入端；

所述的输出开关电路50的第一输出端与输出开关电路50的第二输出端分别作为固态继电器电路的第一输出端和固态继电器电路的第二输出端，作为一开关的两端用于与外接负载回路串接；所述的输出开关电路50由单向可控硅Q1和单向可控硅Q2反向并联构成，其并联节点分别作为输出开关电路50的第一输出端与输出开关电路50的第二输出端；

所述的第二整流电路40由二极管D3和二极管D4构成；所述的二极管D3的阳极与二极管D4的阳极相连作为第二整流电路40的输入端；所述的二极管D3的阴极作为第二整流电路40的第一输出端；所述的二极管D4的阴极作为第二整流电路40的第二输出端；所述的第二整流电路40的第一输出端与单向可控硅Q1的门极相连，所述的第二整流电路40的第二输出端与单向可控硅Q2的门极相连；

所述的阻容滤波电路60并联在固态继电器电路的第一输出端和固态继电器电路的第二输出端之间；所述的阻容滤波电路60由第一阻容滤波电路601和第二阻容滤波电路602反向并联构成；所述的第一阻容滤波电路601由电容C1与电阻R6串联构成，其串联节点作为第一阻容滤波电路601的输出端；所述的第二阻容滤波电路602由电容C2和电阻R5串联构成，其串联节点作为第二阻容滤波电路602的输出端；所述的第一阻容滤波电路601的输出端与第一整流电路30的第一输入端相连；所述的第二阻容滤波电路602的输出端与第一整流电路30的第二输入端相连；

所述的阻容吸收回路70并联在固态继电器电路的第一输出端和固态继电器电路的第二输出端之间；所述的阻容吸收回路70由电阻R7和电容C3串联组成；所述的阻容吸收回路70用于提高固态继电器电路开通和关断时刻所承受的电压、电流波形 。

当输入开关电路10导通时，光耦器件20导通；当固态继电器电路的第一输出端处于交流正半周信号时，交流信号由固态继电器电路的第一输出端输出，依次经过第二阻容滤波电路602的输出端，第一整流电路30中的二极管D2，光耦器件20，电阻R4，第二整流电路40中的二极管D4后为输出开关电路50中的单向可控硅Q2的门极提供高电位，使交流正半周信号由固态继电器电路的第一输出端输出经过输出开关电路50中的单向可控硅Q2至固态继电器电路的第二输出端的电路导通。

当固态继电器电路的第二输出端处于交流正半周信号时，交流信号由固态继电器电路的第二输出端输出，依次经过第一阻容滤波电路601的输出端，第一整流电路30中的二极管D1，光耦器件20，电阻R4，第二整流电路40中的二极管D3后为输出开关电路50中的单向可控硅Q1的门极提供高电位，使交流正半周信号由固态继电器电路的第二输出端输出经过输出开关电路50中的单向可控硅Q1至固态继电器电路的第一输出端的电路导通。

当输入开关电路10关断时，光耦器件20关断；当固态继电器电路的第一输出端有电快速瞬变脉冲群时，由于第二阻容滤波电路602的作用，可以滤除绝大部分的电快速瞬变脉冲群信号；当固态继电器电路的第二输出端有电快速瞬变脉冲群时，由于第一阻容滤波电路601的作用，可以滤除绝大部分的电快速瞬变脉冲群信号；同时，由于第一整流电路30和第二整流电路40的作用，能保证光耦输出两端所加的电信号都是通过第一阻容滤波电路601和第二阻容滤波电路602滤波后的电信号，避免光耦器件由于电快速瞬变脉冲群的影响发生误导通，从而避免固态继电器发生误导通。

通过阻容滤波电路的滤波作用及第一整流电路和第二整流电路的整流作用能够很好的过滤电快速瞬变脉冲群，大大降低了电快速瞬变脉冲群对光耦器件的影响，提高整个固态继电器电路的可靠性。

实施例2：

优选的，如图2所示，作为本发明的进一步改进，所述的输出开关电路50由双向可控硅Q3构成；所述的双向可控硅Q3的两个传输端分别作为输出开关电路50的第一输出端与输出开关电路50的第二输出端；所述的第二整流电路40由二极管D4构成，所述的二极管D4的阳极与二极管D4的阴极分别作为第二整流电路40的输入端和第二整流电路40的输出端；所述的第二整流电路40的输出端与双向可控硅Q3的门极相连。

以上所列举的2个实施例的电路形态除上述实施例中的结构外可以有其它形式的设计方法，如所述的输入开关电路10采用整流电路形式、增加指示电路等。根据电路的实际需要以及各元器件工作电压的要求本发明的固态继电器电路的中的各个组成部分的连接中可以加或者不加电阻。

通过上述手段，较好的提高了固态继电器的抗电快速瞬变脉冲群的能力，这种电路设计结构简单，并且不需要使用高性能的光耦器件，节约了成本。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种固态继电器电路，包括：输入开关电路、光耦器件、第一整流电路、第二整流电路、输出开关电路、阻容滤波电路；

所述的输入开关电路的第一输入端和输入开关电路的第二输入端分别作为固态继电器电路的第一输入端和固态继电器电路的第二输入端；所述的输入开关电路的第一输出端和输入开关电路的第二输出端分别与光耦器件的输入第一端和光耦器件的输入第二端相连；

所述的光耦器件的输出第一端与所述的第一整流电路的输出端相连，所述的光耦器件的输出第二端与第二整流电路的输入端相连；

所述的第一整流电路由二极管D1和二极管D2构成；所述的二极管D1的阴极与二极管D2的阴极相连作为第一整流电路的输出端；所述的二极管D1的阳极作为第一整流电路的第一输入端；所述的二极管D2的阳极作为第一整流电路的第二输入端；

所述的输出开关电路的第一输出端与输出开关电路的第二输出端分别为固态继电器电路的第一输出端和固态继电器电路的第二输出端，作为一开关的两端用于与外接负载回路串接；所述的输出开关电路由可控硅元件构成，所述的可控硅元件的门极与第二整流电路的输出端相连；

所述的阻容滤波电路并联在固态继电器电路的第一输出端和固态继电器电路的第二输出端之间；所述的阻容滤波电路由第一阻容滤波电路和第二阻容滤波电路反向并联构成；所述的第一阻容滤波电路由电容C1与电阻R6串联构成，其串联节点作为第一阻容滤波电路的输出端；所述的第二阻容滤波电路由电容C2和电阻R5串联构成，其串联节点作为第二阻容滤波电路的输出端；所述的第一阻容滤波电路的输出端与第一整流电路的第一输入端相连；所述的第二阻容滤波电路的输出端与第一整流电路的第二输入端相连。

2.根据权利要求1所述的固态继电器电路，其特征在于：所述的输出开关电路由单向可控硅Q1和单向可控硅Q2反向并联构成，其并联节点分别作为输出开关电路的第一输出端与输出开关电路的第二输出端；

所述的单向可控硅Q1的门极和单向可控硅Q2的门极与所述的第二整流电路的输出端相连。

3.根据权利要求2所述的固态继电器电路，其特征在于：所述的第二整流电路由二极管D3和二极管D4构成；所述的二极管D3的阳极与二极管D4的阳极相连作为第二整流电路的输入端；所述的二极管D3的阴极作为第二整流电路的第一输出端；所述的二极管D4的阴极作为第二整流电路的第二输出端；所述的第二整流电路的第一输出端与单向可控硅Q1的门极相连，所述的第二整流电路的第二输出端与单向可控硅Q2的门极相连。

4.根据权利要求2所述的固态继电器电路，其特征在于：所述的第二整流电路由二极管构成；所述的二极管的阳极作为第二整流电路的输入端，所述的二极管的阴极作为第二整流电路的输出端；所述的第二整流电路的输出端分别与单向可控硅Q1的门极和单向可控硅Q2的门极相连。

5.根据权利要求1所述的固态继电器电路，其特征在于：所述的输出开关电路由双向可控硅构成；所述的双向可控硅的两个传输端分别作为输出开关电路的第一输出端与输出开关电路的第二输出端；所述的第二整流电路由二极管构成，所述的二极管的阳极与二极管的阴极分别作为第二整流电路的输入端和第二整流电路的输出端；所述的第二整流电路的输出端与双向可控硅的门极相连。

6.根据权利要求1所述的固态继电器电路，其特征在于：所述的输入开关电路由二极管D5、晶体管T1、晶体管T2、电阻R1、电阻R2和电阻R3构成；所述的二极管D5的阳极和晶体管T1的发射极分别作为输入开关电路的第一输入端和输入开关电路的第二输入端；所述的二极管D5的阴极串联电阻R2后与晶体管T1的集电极相连；所述的晶体管T1基极串联电阻R3后与晶体管T1的发射极相连；所述的晶体管T2的基极连接在电阻R2与晶体管T1的集电极之间，所述的晶体管T2的发射极与晶体管T1的基极相连；所述的二极管D5的阴极与电阻R2的串联节点连接电阻R1后作为输入开关电路的第一输出端，所述的晶体管T2的集电极作为输入开关电路的第二输出端。

7.根据权利要求1所述的固态继电器电路，其特征在于：所述的固态继电器电路增加阻容吸收回路；所述的阻容吸收回路并联在固态继电器电路的第一输出端和固态继电器电路的第二输出端之间。

8.根据权利要求1所述的固态继电器电路，其特征在于：所述的固态继电器电路中各元器件的连接中通过串联电阻来进行分压或限流以使各元器件在不同的工作条件下正常工作。