CN107872214A - 一种抗干扰的光耦继电器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗干扰的光耦继电器，涉及电子技术领域，包括耦合电路、过零驱动电路和开关电路；所述过零驱动电路用于延时触发；所述耦合电路包括信号发送端和信号接收端，所述信号发送端与所述信号接收端物理隔离；所述信号发送端用于与所述光耦继电器外部的输入信号相连；所述开关电路包括控制端和开关端；所述过零驱动电路连接在所述信号接收端与所述开关电路的控制端之间；所述开关电路的开关端用于与所述光耦继电器外部的负载电路相连。解决了传统的光耦继电器容易出现较大的噪声干扰的问题，达到了避免产生噪声干扰的效果。

Description

一种抗干扰的光耦继电器
技术领域
本发明涉及电子技术领域，尤其是一种抗干扰的光耦继电器。
背景技术
固态继电器(英文：Solid State Relay，简称：SSR)是由半导体控制负载流经固态开关的无接点继电器，输入端利用发光二极管、晶体管、功率晶体管等半导体电路组成光耦合器，经内部控制电路触发输出端的硅控整流器(英文：Silicon Controlled Rectifier，简称：SCR)或三端双向可控硅开关元件(英文：Triode for Alternating Current，简称：TRIAC)进而导通负载电流，固态继电器可以在接受低压直流或交流信号输入之后，导通高压、高功率的输出电流，从而能够隔离输入输出以及控制高功率输出电流。
传统的SSR输入电压上升沿出现时，开关立即触发导通，导致负载电压与电源电压不同步，容易出现较大的噪声干扰。
发明内容
本发明针对上述问题及技术需求，提出了一种抗干扰的光耦继电器。
本发明的技术方案如下：
一种抗干扰的光耦继电器，包括耦合电路、过零驱动电路和开关电路；所述过零驱动电路用于延时触发；
所述耦合电路包括信号发送端和信号接收端，所述信号发送端与所述信号接收端物理隔离；所述信号发送端用于与所述光耦继电器外部的输入信号相连；
所述开关电路包括控制端和开关端；所述过零驱动电路连接在所述信号接收端与所述开关电路的控制端之间；所述开关电路的开关端用于与所述光耦继电器外部的负载电路相连。
其进一步的技术方案为：所述信号发送端是发光元件，所述信号接收端是光敏元件。
其进一步的技术方案为：所述耦合电路还包括信号放大器，所述信号放大器与所述信号接收端相连，所述信号放大器用于放大所述光敏元件接收到的信号。
所述耦合电路还包括信号放大器，所述信号放大器用于放大所述光敏器件接收到的信号。
其进一步的技术方案为：所述发光元件包括发光二极管，所述光敏元件包括光敏二极管、光敏晶体管和光敏闸流管中的至少一种。
其进一步的技术方案为：所述信号发送端是射频发射器，所述信号接收端是射频接收器；
所述耦合电路还包括射频信号接收电路，所述射频信号接收电路与所述射频接收器相连，所述射频信号接收电路用于将所述射频接收器接收到的射频信号进行锁存。
其进一步的技术方案为：所述开关电路包括三端双向可控硅开关元件TRIAC。
其进一步的技术方案为：所述开关电路包括MOS型场效应晶体管MOSFET和缓冲器；所述缓冲器连接在所述过零驱动电路与所述MOSFET之间，所述缓冲器用于将电流转换为电压。
其进一步的技术方案为：所述开关电路包括绝缘栅双极晶体管IGBT和缓冲器；所述缓冲器连接在所述过零驱动电路与所述IGBT之间，所述缓冲器用于将电流转换为电压。
本发明的有益技术效果是：
通过在耦合电路与开关电路之间增加过零驱动电路来进行延时触发，使得开关电路在电源电压下一个零电平的时候才触发导通，从而使得负载电压与电源电压可以保持相同相位，避免产生噪声和干扰。
另外，当信号发送端是发光元件，信号接收端是光敏元件时，耦合电路中还包括信号放大器，使得在光信号较弱的情况下，对信号接收端接收到的信号进行放大来满足驱动需求。
另外，信号发送端和信号接收端之间通过射频信号进行通信，可以提高光耦继电器的隔离度，降低导通压降，较小漏电流。由于射频信号很快，通过将射频信号接收电路与射频接收器相连来对接收到的射频信号进行锁存，使得锁存下来的信号能够驱动后面的电路。
另外，通过使用MOSFET或IGBT作为开关元件，可以提高开关速度。通过将缓冲器连接在过零驱动电路与开关元件之间，使得电流驱动转换为电压驱动，以达到控制MOSFET或IGBT通断的目的。
附图说明
图1是本发明提供的一种抗干扰的光耦继电器的结构图。
图2是本发明提供的一种过零驱动电路的电路图。
图3是本发明提供的一种光耦隔离的继电器的电路图。
图4是本发明提供的一种射频隔离的继电器的电路图。
图5是本发明提供的另一种光耦隔离的继电器的电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。
图1是本发明提供的一种抗干扰的光耦继电器的结构图，如图1所示，光耦继电器包括耦合电路100、过零驱动电路200和开关电路300。
其中，耦合电路100包括信号发送端110和信号接收端120，信号发送端110与信号接收端120物理隔离。信号发送端110用于与光耦继电器外部的输入信号相连，也就是说，信号发送端110用于与光耦继电器外部的输入电路相连，输入电路向信号发送端110发送输入信号。
过零驱动电路200用于延时触发。
开关电路300包括控制端310和开关端320，过零驱动电路200连接在信号接收端120与开关电路300的控制端310之间，开关电路300的开关端320用于与光耦继电器外部的负载电路相连。
增加过零驱动电路200之后，在输入电压上升沿的时刻光耦继电器不会立即触发，等到电源电压下一个零电平的时候触发，使得光耦继电器的输出(负载电压)与电源电压可以保持相同相位，也就是说，只有在信号接收端120接收到的信号(输入电压)与电源电压同步的时候，才可以触发开关电路导通，从而保证电源电压与输出电压(负载电压)保持相位同步，以避免产生噪声和干扰，保证电路的安全，适用于环境恶劣的工业应用场合。
可选的，结合参考图2，其示例性地示出了一种过零驱动电路的结构图，过零驱动电路200的主要功能器件是运算放大器，输入信号Vin串联电阻R1接运算放大器输入负端，参考电位为0电平，即运算放大器输入正端接地，运算放大器的输出端接二极管D1的阳极，二极管D1的阴极接输出信号Vout，云端放大器的输入负端接二极管D2的阳极，二极管D2的阴极接二极管D1的阳极，电阻R2的一端连接在二极管D2的阳极，一端连接在二极管D1的阴极。运算放大器将输入正端和输入负端的电位进行比较，从而实现过零检测的功能。
可选的，信号发送端110是发光元件，信号接收端120是光敏元件。
可选的，发光元件包括发光二极管，光敏元件包括光敏二极管、光敏晶体管和光敏闸流管中的至少一种。
结合参考图3，信号发送端110为发光二极管(英文：Light Emitting Diode，简称：LED)，信号接收端120为光敏三极管(2N2222)。发光二极管用于与光耦继电器外部的输入电路相连。
可选的，耦合电路100还包括信号放大器，信号放大器与信号接收端120相连，信号放大器用于放大信号接收端120接收到的信号，当信号接收端120为光敏元件时，信号放大器用于放大光敏元件接收到的信号。
可选的，信号放大器为三极管。
可选的，信号发射端110是射频发射器，信号接收端120是射频接收器，耦合电路100还包括射频信号接收电路130，射频信号接收电路130与射频接收器相连，射频信号接收电路130用于将射频接收器接收到的射频信号进行锁存。
结合参考图4，信号发射端110是射频发射器，即发射天线，信号接收端120是射频接收器，即接收天线。由于射频信号很快，因此需要将信号接收端120与射频信号接收电路130相连，对接收到的射频信号进行锁存，锁存之后才能用来驱动后面的电路。示例性的，图4中的射频信号接收电路130是通过555定时器实现的。发射天线发射射频信号，射频信号的频率可以是音频信号(20Hz～20kHz)，或者是其他频率的信号(比如：20kHz～20GHz)，发射出的射频信号由匹配的接收天线接收，然后传输到后面的控制电路。
可选的，开关电路300包括三端双向可控硅开关元件(TRIAC)。
可选的，结合参考图3，当开关电路300的开关元件为TRIAC时，TRIAC的门极为控制端310，TRIAC的另外两个接线端为开关端320。
结合参考图3，开关电路300使用的是TRIAC(型号为2N6147)，由于TRIAC是电流驱动，因此信号接收端120直接与TRIAC连接，通过电流控制TRIAC的通断。TRIAC用于与光耦继电器外部的负载电路相连。
可选的，开关电路300包括MOS型场效应晶体管(英文：Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect-Transistor，简称：MOSFET)和缓冲器，缓冲器连接在过零驱动电路200与MOSFET之间，缓冲器用于将电流转换为电压。
当开关电路300的开关元件为MOSFET时，MOSFET的栅极为控制端310，MOSFET的源极和漏极为开关端320。
可选的，开关电路300包括绝缘栅双极晶体管(英文：Insulated Gate BipolarTransistor，简称：IGBT)和缓冲器，缓冲器连接在过零驱动电路200与IGBT之间，缓冲器用于将电流转换为电压。
当开关电路300的开关元件为IGBT时，IGBT的栅极为控制端310，集电极和发射极为开关端320。
由于光敏元件或射频接收器输出的电流信号，而MOSFET或IGBT的驱动需要电压信号，因此需要进行电流到电压的转换，才能驱动MOSFET或IGBT的栅极。
将开关电路300中的开关器件选择为MOSFET或IGBT，开关速度较快，可以达到微妙级。
可选的，由于输入到MOSFET或IGBT的电压为正向电压，因此MOSFET或IGBT选择N沟道。
结合参考图4或图5，开关电路300中使用的开关元件是MOSFET或IGBT，图中的HC-2为缓冲器，缓冲器的作用是信号放大以及电流到电压的转换。由于电流信号需要经过缓冲器转换为电压信号后驱动MOSFET或IGBT，因此缓冲器的输出与MOSFET或IGBT的栅极相连，缓冲器的输入可以认为是控制端。
需要说明的是，当耦合电路100采用不同的信号发送端110和信号接收端120时，对应的输入电路也不同，需要根据实际的信号发送端110来使用匹配的输入电路。
以上所述的仅是本发明的优先实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种抗干扰的光耦继电器，其特征在于，包括耦合电路、过零驱动电路和开关电路；所述过零驱动电路用于延时触发；
所述耦合电路包括信号发送端和信号接收端，所述信号发送端与所述信号接收端物理隔离；所述信号发送端用于与所述光耦继电器外部的输入信号相连；
所述开关电路包括控制端和开关端；所述过零驱动电路连接在所述信号接收端与所述开关电路的控制端之间；所述开关电路的开关端用于与所述光耦继电器外部的负载电路相连。
2.根据权利要求1所述的抗干扰的光耦继电器，其特征在于，所述信号发送端是发光元件，所述信号接收端是光敏元件。
3.根据权利要求2所述的抗干扰的光耦继电器，其特征在于，所述耦合电路还包括信号放大器，所述信号放大器与所述信号接收端相连，所述信号放大器用于放大所述光敏元件接收到的信号。
4.根据权利要求2所述的抗干扰的光耦继电器，其特征在于，所述发光元件包括发光二极管，所述光敏元件包括光敏二极管、光敏晶体管和光敏闸流管中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的抗干扰的光耦继电器，其特征在于，所述信号发送端是射频发射器，所述信号接收端是射频接收器；
所述耦合电路还包括射频信号接收电路，所述射频信号接收电路与所述射频接收器相连，所述射频信号接收电路用于将所述射频接收器接收到的射频信号进行锁存。
6.根据权利要求1至5任一所述的抗干扰的光耦继电器，其特征在于，所述开关电路包括三端双向可控硅开关元件TRIAC。
7.根据权利要求1至5任一所述的抗干扰的光耦继电器，其特征在于，所述开关电路包括MOS型场效应晶体管MOSFET和缓冲器；所述缓冲器连接在所述过零驱动电路与所述MOSFET之间，所述缓冲器用于将电流转换为电压。
8.根据权利要求1至5任一所述的抗干扰的光耦继电器，其特征在于，所述开关电路包括绝缘栅双极晶体管IGBT和缓冲器；所述缓冲器连接在所述过零驱动电路与所述IGBT之间，所述缓冲器用于将电流转换为电压。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019114165A1 (zh) * 2017-12-12 2019-06-20 无锡豪帮高科股份有限公司 一种抗干扰的光耦继电器
CN110830018A (zh) * 2018-08-13 2020-02-21 森萨塔电子技术有限公司 超低发射固态继电器

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5578944A (en) * 1995-01-05 1996-11-26 Northern Telecom Limited Signal receiver and apparatus incorporating same
CN102598540A (zh) * 2009-09-24 2012-07-18 吉歌网络有限公司 电气隔离器
CN105049018A (zh) * 2015-08-31 2015-11-11 常州工学院 一种新型固态继电器
CN205105185U (zh) * 2015-09-23 2016-03-23 江苏矽莱克电子科技有限公司 过零输出型交流固态继电器的内部电路
CN106027004A (zh) * 2016-05-31 2016-10-12 成都德善能科技有限公司 一种具有高效保护功能的智能固态继电器
CN207853868U (zh) * 2017-12-12 2018-09-11 无锡豪帮高科股份有限公司 一种过零驱动的光耦继电器

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107872214B (zh) * 2017-12-12 2020-06-30 无锡豪帮高科股份有限公司 一种抗干扰的光耦继电器

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5578944A (en) * 1995-01-05 1996-11-26 Northern Telecom Limited Signal receiver and apparatus incorporating same
CN102598540A (zh) * 2009-09-24 2012-07-18 吉歌网络有限公司 电气隔离器
CN105049018A (zh) * 2015-08-31 2015-11-11 常州工学院 一种新型固态继电器
CN205105185U (zh) * 2015-09-23 2016-03-23 江苏矽莱克电子科技有限公司 过零输出型交流固态继电器的内部电路
CN106027004A (zh) * 2016-05-31 2016-10-12 成都德善能科技有限公司 一种具有高效保护功能的智能固态继电器
CN207853868U (zh) * 2017-12-12 2018-09-11 无锡豪帮高科股份有限公司 一种过零驱动的光耦继电器

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019114165A1 (zh) * 2017-12-12 2019-06-20 无锡豪帮高科股份有限公司 一种抗干扰的光耦继电器
CN110830018A (zh) * 2018-08-13 2020-02-21 森萨塔电子技术有限公司 超低发射固态继电器
CN110830018B (zh) * 2018-08-13 2023-10-24 森萨塔电子技术有限公司 超低发射固态继电器

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