CN106656129A - 一种直流软启动固体继电器 - Google Patents

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赵笃良
郭建章
刘理想
龚晶晶
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    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
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Abstract

一种直流软启动固体继电器，是在输入、隔离、驱动电路（1）与输出场效应管（V2）的栅极之间连接有电阻（R1）和二极管（D），所述电阻（R1）与二极管（D）串联。本发明具有能减小接通容性负载时的电流冲击，减小控制回路的串联电阻及功耗，简化控制电路的特点。

Description

一种直流软启动固体继电器
技术领域
本发明涉及一种固体继电器，特别是一种直流软启动固体继电器。
背景技术
由于固体继电器具有许多电磁继电器不具备的优势，在军用及工业控制领域得到了广泛的应用。但由于固体继电器存在一定的接通电阻和功耗，在开关电源或容性负载的应用方面，效果不太理想。开关电源（容性负载）在启动瞬间，冲击电流可达稳态电流的十倍以上，很容易造成控制部件的损坏或供电单元的误保护。为了解决该问题，一般采用软启动电路，具体方案有：
1、双继电器串联电阻模式（电路图见附图2）
工作原理：
初始导通时，SSR1接通，SSR2关断，V+通过SSR1的输出开关、串联电阻Rs为负载等效电容C充电，电容C充满电后，SSR2接通，Rs被短路，V+通过SSR1、SSR2的输出开关为RL供电，RL正常工作。
该电路的优点：减小了电路的冲击电流。
该电路的缺点：
（1）使用了两个固体继电器，接通电阻和功耗成倍增加；
（2）需要的Rs的功率较大，体积较大；
（3）需增加延时电路或通过程序控制；
（4）电路复杂。
2、继电器加软启动电路模式（电路图见附图3）
工作原理：
给SSR1加输入电压后，SSR1接通，由于此时C1两端电压为零，即场效应管栅源电压为零，MOS场效应管关断，V+通过SSR1的输出开关、R1为电容C1充电，电容C1两端电压到达MOS场效应管的阈值电压后，场效应管的工作状态由截止逐渐过渡到完全导通，电路中的电流由零逐渐增加到最大，之后RL正常工作。
该电路的优点：减小了电路的冲击电流。
该电路的缺点：
（1）接通电阻和功耗类似于两个固体继电器；
（2）RL悬浮供电，不能接地；
（3）MOS场效应管存在关断延时；
（4）电路复杂。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种直流软启动固体继电器。本发明具有能减小接通容性负载时的电流冲击，减小控制回路的串联电阻及功耗，简化控制电路的特点。
技术方案：一种直流软启动固体继电器，是在输入、隔离、驱动电路与输出场效应管的栅极之间连接有电阻和二极管，所述电阻与二极管串联。
前述的直流软启动固体继电器，所述电阻的阻值在10kΩ-100kΩ。
前述的直流软启动固体继电器，所述继电器接通阻性负载时，其接通时间在1ms～20ms之间，负载两端电压上升时间在1ms～20ms之间，所述继电器输出端电压下降时间在1ms～20ms之间。
前述的直流软启动固体继电器，所述继电器具体包括有输入、隔离、驱动电路和输出场效应管，输入、隔离、驱动电路和输出场效应管之间连接有串联的电阻和二极管，电阻和二极管串联后，其两端并联在三极管的发射极和基极之间；三极管的基极与集电极之间并联第二电阻后，其集电极连接输入、隔离、驱动电路；三极管的集电极与发射极之间并联栅源电容后，其集电极连接在所述输出场效应管的源极。
有益效果：
1、使用本发明的继电器后，在继电器开始导通时，负载两端电压缓慢上升，负载电流缓慢增加，避免继电器导通瞬间产生的大电流浪涌冲击，尤其适合开关电源及容性负载控制，同时，减小控制回路的串联电阻及功耗，简化了控制电路。
2、与双继电器串联电阻模式和继电器加软启动电路模式相比，本发明的继电器的功耗能降低50%以上。
3、与继电器加软启动电路模式的关断延时相比，本发明的继电器的输出场效应管不存在关断延时，大大降低了使用的风险。
附图说明
附图1为本发明的工作电路图；
附图2为双继电器串联电阻模式的工作电路图；
附图3为继电器加软启动电路模式的工作电路图。
附图标记说明：1-输入、隔离、驱动电路，V2-输出场效应管，CGS -栅源电容，V1-三极管，D -二极管，R1-电阻，R2-第二电阻。
本发明的实施例
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
实施例：一种直流软启动固体继电器，如附图1所示，是在输入、隔离、驱动电路1（输入、隔离、驱动电路1是现有固体继电器上常用的一种电路，以能够实现输入、隔离、驱动为准）与输出场效应管V2的栅极之间连接有电阻R1和二极管D，所述电阻R1与二极管D串联。
所述电阻R1的阻值在10kΩ-100kΩ。
所述继电器接通阻性负载时，其接通时间在1ms～20ms之间，负载两端电压上升时间在1ms～20ms之间，所述继电器输出端电压下降时间在1ms～20ms之间。
所述继电器具体包括有输入、隔离、驱动电路1和输出场效应管V2，输入、隔离、驱动电路1和输出场效应管V2之间连接有串联的电阻R1和二极管D，电阻R1和二极管D串联后，其两端并联在三极管V1的发射极和基极之间；三极管V1的基极与集电极之间并联第二电阻R2后，其集电极连接输入、隔离、驱动电路；三极管V1的集电极与发射极之间并联栅源电容CGS后，其集电极连接在所述输出场效应管V2的源极。
工作原理：在直流软启动固体继电器的输入端施加输入电压后，驱动电路产生驱动电压，通过电阻R1为栅源电容CGS充电，随着栅源电容CGS的电压的逐渐提高，输出场效应管V2逐渐导通，流过输出场效应管V2的电流逐渐加大，直至输出场效应管V2完全导通。由此，避免了继电器接通容性负载的瞬间产生的浪涌电流冲击。
附图1中，三极管V1、第二电阻R2和二极管D组成快速关断电路，在直流软启动固体继电器的输入电压撤除后，驱动电路的输出电压降为0，栅源电容CGS通过三极管D的 BE结及第二电阻R2放电，形成基极电流IB，经三极管3放大，形成集电极电流IC=β×IB（式中，β为三极管的电流放大倍数），栅源电容CGS的放电电流为IE=(1+β)IB，因三极管 V1的放大作用而快速泄放至零，场效应管截止，直流软启动固体继电器可以快速关断。

Claims (4)

1.一种直流软启动固体继电器，其特征在于：是在输入、隔离、驱动电路（1）与输出场效应管（V2）的栅极之间连接有电阻（R1）和二极管（D），所述电阻（R1）与二极管（D）串联。
2.根据权利要求1所述的直流软启动固体继电器，其特征在于：所述电阻（R1）的阻值在10kΩ-100kΩ。
3.根据权利要求1所述的直流软启动固体继电器，其特征在于：所述继电器接通阻性负载时，其接通时间在1ms～20ms之间，负载两端电压上升时间在1ms～20ms之间，所述继电器输出端电压下降时间在1ms～20ms之间。
4.根据权利要求1所述的直流软启动固体继电器，其特征在于：所述继电器具体包括有输入、隔离、驱动电路（1）和输出场效应管（V2），输入、隔离、驱动电路（1）和输出场效应管（V2）之间连接有串联的电阻（R1）和二极管（D），电阻（R1）和二极管（D）串联后，其两端并联在三极管（V1）的发射极和基极之间；三极管（V1）的基极与集电极之间并联第二电阻（R2）后，其集电极连接输入、隔离、驱动电路；三极管（V1）的集电极与发射极之间并联栅源电容（CGS）后，其集电极连接在所述输出场效应管（V2）的源极。
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