CN109995352A - 一种直流固态继电器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种直流固态继电器，包括电阻R2、发光二极管D5、光耦U2和场效应管Q3，所述电阻R2的一端连接电阻R1和输入电压端IN+，电阻R2的另一端连接发光二极管D5的正极，二极管D5的负极连接二极管D4的正极、输入电压端IN‑和光耦U1内部发光二极管的负极，光耦U1内部发光二极管的正极连接电阻R6和光耦U2内部发光二极管的负极，本发明直流固态继电器采用功率场效应管输出,利用控制负载的电压来给场效应管提供栅压,并通过光耦来进行控制,实现场效应管的导通和关断，实现了固态继电器的常开和常闭动作。
Description
技术领域
本发明涉及一种继电器，具体是一种直流固态继电器。
背景技术
固态继电器（Solid State Relay,缩写SSR），是由微电子电路、分立电子器件、电力电子功率器件组成的无触点开关。用隔离器件实现了控制端与负载端的隔离。固态继电器的输入端用微小的控制信号，达到直接驱动大电流负载，固态继电器由于其上述工作特性，被广泛应用于各种电子电路中作为开关使用。
目前市场上的固态继电器大多以常开为主，缺乏常闭固态继电器。而电磁继电器由于寿命有限无法满足用户频繁切换负载的目的。因此需要研制一种能够常开常闭的继电器。
发明内容
本发明的目的在于提供一种直流固态继电器，以解决所述背景技术中提出的问题。
为实现所述目的，本发明提供如下技术方案：
一种直流固态继电器，包括电阻R2、二极管D5、光耦U2和场效应管Q3，所述电阻R2的一端连接电阻R1和输入电压端IN+，电阻R2的另一端连接二极管D5的正极，二极管D5的负极连接二极管D4的正极、输入电压端IN-和光耦U1内部发光二极管的负极，光耦U1内部发光二极管的正极连接电阻R6和光耦U2内部发光二极管的负极，光耦U2内部发光二极管的正极连接电阻R1的另一端、电阻R6的另一端和二极管D4的负极；光耦U2内部光敏三极管的集电极连接电阻R4和二极管D3的负极，光耦U2内部光敏三极管的发射极连接电阻R5、电阻R8和二极管D3的正极，电阻R8的另一端连接场效应管Q3的栅极，场效应管Q3的源极连接电阻R5的另一端、二极管D2的正极、二极管D7的正极和接地端，场效应管Q3的漏极连接输出端OUTR1，光耦U1内部光敏三极管的集电极连接电阻R3、电阻R7和电阻R9，光耦U1内部光敏三极管的发射极连接电阻R9的另一端、场效应管Q2的源极、二极管D1的正极和二极管D6的正极，电阻R7的另一端连接场效应管Q3的栅极和二极管D1的负极，场效应管Q2的漏极连接输出端OUTR2。
作为本发明的进一步技术方案：所述二极管D5为发光二极管。
作为本发明的进一步技术方案：所述二极管D1、二极管D2均为稳压二极管, 二极管D3和二极管D4为开关二极管。
作为本发明的进一步技术方案：所述光耦U1和光耦U2的型号均为EL3H7C。
作为本发明的进一步技术方案：所述输入电压范围是10-30V直流电。
作为本发明的进一步技术方案：所述场效应管Q2和场效应管Q3的型号为IRF3205。
作为本发明的进一步技术方案：所述二极管D6和二极管D7为TVS二极管。
作为本发明的进一步技术方案：所述电机MG1为被控制的常开负载,电机MG2为被控制的常闭负载.这两个负载在固态继电器外部分别连接,为了方便说明电路原理,特别引入电路图中
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明直流固态继电器采用功率场效应管输出,利用控制负载的电压来给场效应管提供栅压,并通过光耦来进行控制,实现场效应管的导通和关断，实现了固态继电器的常开和常闭动作。
附图说明
图1为本发明的原理方框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：请参阅图1，一种直流固态继电器，包括由光耦U1和光耦U2及其周边元件组成的输入回路以及由场效应管Q2、场效应管Q3等元件组成的输出回路，并且场效应管Q2及其周边元件组成常开回路，场效应管Q3及其周边元件组成常闭回路。
如图1所示，电阻R2的一端连接电阻R1和输入电压端IN+，电阻R2的另一端连接二极管D5的正极，二极管D5的负极连接二极管D4的正极、输入电压端IN-和光耦U1内部发光二极管的负极，光耦U1内部发光二极管的正极连接电阻R6和光耦U2内部发光二极管的负极，光耦U2内部发光二极管的正极连接电阻R1的另一端、电阻R6的另一端和二极管D4的负极；光耦U2内部光敏三极管的集电极连接电阻R4和二极管D3的负极，光耦U2内部光敏三极管的发射极连接电阻R5、电阻R8和二极管D3的正极，电阻R8的另一端连接场效应管Q3的栅极，场效应管Q3的源极连接电阻R5的另一端、二极管D2的正极、二极管D7的正极和接地端，场效应管Q3的漏极连接输出端OUTR1，光耦U1内部光敏三极管的集电极连接电阻R3、电阻R7和电阻R9，光耦U1内部光敏三极管的发射极连接电阻R9的另一端、场效应管Q2的源极、二极管D1的正极和二极管D6的正极，电阻R7的另一端连接场效应管Q3的栅极和二极管D1的负极，场效应管Q2的漏极连接输出端OUTR2。
一、输入回路：
电流从IN+流入，并通过限流电阻R1来控制光耦U1和U2,二极管D4的作用是防止输入电源极性接反造成光耦损坏，电阻R6是用来分流，使得常闭光耦先于常开光耦动作。
二、输出回路：
1、常开回路（右上部分）：负载电源+和-分别接在VCC和GND端子上。电流从VCC流入，经电阻R4流向光耦U2,当光耦U2输出端导通时，电流经电阻R8流向场效应管Q3的栅极，使得场效应管Q3导通。负载接在VCC与OUT R1间，当场效应管Q3导通，电流由VCC经过负载MG1→场效应管Q3漏极→场效应管Q3源极→GND，负载开始工作。当光耦U2输出端关断，场效应管Q3的栅极失压，场效应管Q3关断，负载停止工作。图中电阻R4和电阻R5为分压电阻，二极管D2为12V稳压管，保障场效应管Q3的栅极不会过压击穿，二极管D3是保护光耦输出端不会反向击穿，D7为瞬态抑制二极管，保护场效应管Q3防止击穿。
2、常闭回路（右下部分）：负载电源+和-分别接在VCC和GND端子上。电流从VCC流入，经分压电阻R3和电阻R9流向GND,这时场效应管Q2的栅极经电阻R7得到电压，场效应管Q2导通。负载接在VCC与OUT R2间，当场效应管Q2导通，电流由VCC经过负载MG2→场效应管Q2漏极→场效应管Q2源极→GND，负载开始工作。当光耦U1输出端导通时，电阻R9两端基本无电压，这时场效应管Q2栅极失压，场效应管Q2关断，负载停止工作。图中电阻R3和电阻R9为分压电阻，D1为12V稳压管，保障场效应管Q2的栅极不会过压击穿，二极管D6为瞬态抑制二极管，保护场效应管Q2防止击穿。
实施例2，在实施例1的基础上，二极管D5为发光二极管，电流从输入电压端IN+流入，通过限流电阻R2和发光二极管D5来显示继电器输入回路的工作状态，给予人们工作状态指示。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (7)
1.一种直流固态继电器，包括电阻R2、二极管D5、光耦U2和场效应管Q3，其特征在于，所述电阻R2的一端连接电阻R1和输入电压端IN+，电阻R2的另一端连接二极管D5的正极，二极管D5的负极连接二极管D4的正极、输入电压端IN-和光耦U1内部发光二极管的负极，光耦U1内部发光二极管的正极连接电阻R6和光耦U2内部发光二极管的负极，光耦U2内部发光二极管的正极连接电阻R1的另一端、电阻R6的另一端和二极管D4的负极；光耦U2内部光敏三极管的集电极连接电阻R4和二极管D3的负极，光耦U2内部光敏三极管的发射极连接电阻R5、电阻R8和二极管D3的正极，电阻R8的另一端连接场效应管Q3的栅极，场效应管Q3的源极连接电阻R5的另一端、二极管D2的正极、二极管D7的正极和接地端，场效应管Q3的漏极连接输出端OUTR1，光耦U1内部光敏三极管的集电极连接电阻R3、电阻R7和电阻R9，光耦U1内部光敏三极管的发射极连接电阻R9的另一端、场效应管Q2的源极、二极管D1的正极和二极管D6的正极，电阻R7的另一端连接场效应管Q3的栅极和二极管D1的负极，场效应管Q2的漏极连接输出端OUTR2。
2.根据权利要求1所述的一种直流固态继电器，其特征在于，所述二极管D5为发光二极管。
3.根据权利要求1所述的一种直流固态继电器，其特征在于，所述二极管D1、二极管D2均为稳压二极管, 二极管D3和二极管D4为开关二极管。
4.根据权利要求1所述的一种直流固态继电器，其特征在于，所述光耦U1和光耦U2的型号均为EL3H7C。
5.根据权利要求1所述的一种直流固态继电器，其特征在于，所述输入电压范围是10-30V直流电。
6.根据权利要求1所述的一种直流固态继电器，其特征在于，所述场效应管Q2和场效应管Q3的型号为IRF3205。
7.根据权利要求1-6任一所述的一种直流固态继电器，其特征在于，所述二极管D6和二极管D7为TVS二极管。
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