CN110830018A - 超低发射固态继电器 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及超低发射固态继电器。根据一个实施例，公开了一种具有超低发射的固态继电器。固态继电器包括用于接收控制信号的一个或多个输入，用于处理所接收的控制信号的输入电路。输出电路响应于控制信号来闭合固态继电器，使得电力可以从电源输送到电负载。输入电路可以包括过零功能，其被配置为使得固态继电器未导通，直到AC源信号从负值跨到正值或从正值跨到负值。过零功能可以包括具有过零功能的光耦合器。输入电路还可以包括低发射驱动器部分，其用于在初始启动之后的部分期间减少发射。

Description

超低发射固态继电器
技术领域
本公开涉及电子电路。更具体地，本公开涉及具有超低发射的固态继电器。
背景技术
存在各种已知的用于接通和断开电信号的方法。存在机械开关，例如，灯开关，其中设备被手动操作以连接或断开从电源到负载的电力。存在继电器，其是电力操作的开关，例如使用电磁铁、线圈、弹簧或机械触点来机械地操作开关的继电器。
固态继电器是一种没有移动部件的电子开关器件，其依赖于固态半导体的电学和光学属性来执行开关功能。典型的固态继电器在小控制电压被是施加到其控制端子时接通和断开。固态继电器可用于控制提供给负载的交流电(AC)或直流电(DC)。此外，与机电开关或继电器相比，固态继电器提供了更高的性能和/或可靠性。在许多情况下，诸如可控硅整流器、TRIAC、栅极可关断晶闸管、功率晶体管等之类的基于集成电路的开关可以用作固态继电器内的输出开关。在许多情况下，这些基于IC的开关可以从外部控制电路控制，其中控制信号可以通过使用光耦合器、变压器或其他这样的光学器件而与开关电路隔离。该隔离可用于减少传导电发射被引入到低压DC控制电路。然而，由于基于半导体的器件的性质(例如，导通电压、阈值电压等)，固态开关可能引起AC电源线上的瞬态干扰。瞬态干扰可能引起射频(RF)干扰(例如，传导发射)，其可能被引入到AC电源线上。进而，这些可能会干扰使用同一AC电源线的其他设备的操作。
为了最小化传导发射的影响，可以安装外部过滤器。然而，安装外部过滤器可能会增加在其上安装固态继电器的设备的尺寸和/或成本。
发明内容
根据一个实施例，公开了一种具有超低发射的固态继电器。固态继电器包括：用于接收控制信号的一个或多个输入，用于处理所接收的控制信号的输入电路。输出电路响应于控制信号来闭合固态继电器，使得电力可以从电源输送到电负载。输入电路可以包括过零功能，其被配置为使得固态继电器未导通，直到AC源信号从负值跨到正值或从正值跨到负值。过零功能可以包括具有过零功能的光耦合器。输入电路还可以包括低发射驱动器部分，其用于在初始启动之后的部分期间减少发射。
在另一实施例中，公开了一种用于控制从交流电源到负载的功率输送的系统。该系统包括固态开关，该固态开关包括电耦合到控制电路的多个输入。在实施例中，控制电路提供触发固态开关闭合的命令。该系统还包括电耦合在电源和负载之间并且耦合到多个输入的多个输出。触发固态开关闭合的命令产生从电源到负载的电力输送。在该实施例中，固态开关被配置为在接收到触发固态开关闭合的命令之后，在第一过零之后闭合。
本发明的前述和其他目的、特征和优点将从如附图中所示的本发明的示例性实施例的以下更具体描述中变得明显，在附图中，相同的附图标记通常表示本发明的示例性实施例的相同部分。
附图说明
为了使得所公开的技术所属领域的普通技术人员将更容易理解如何制造和使用所公开的技术，可以参考以下附图。
图1示出了使用光耦合器将控制线与固态开关的输出开关器件隔离的固态开关的说明性电路图；
图2示出了包括用于控制输出开关器件的功率晶体管的说明性固态开关的电路图；
图3示出了包括用于控制输出开关器件的功率晶体管的说明性固态开关的电路图；
图4示出了根据本公开的各方面的包括过零感测特征的说明性固态开关的电路图；
图5A和图5B描绘了示出根据本公开的各方面的固态开关的导通时序的曲线图，该导通时序示出了过零感测特征的操作；以及
图6描绘了示出根据本公开的各方面的固态开关的导通时序的曲线图，该导通时序示出了过零感测特征的操作。
具体实施方式
本公开描述了一种固态继电器，其具有减少的传导发射和过零感测。
图1示出了具有反映工业中使用的当前产品的配置的固态开关(例如，固态继电器100、固态接触器等)的说明性框图。固态继电器100可以由控制电路105控制，控制电路105可经由一个或多个输入端子111电连接到固态继电器100。控制电路105可以用于控制固态继电器100的操作以使输出开关电路117能够经由输出端子140、150从电源170向负载160提供期望输出(例如，期望电压、期望电流等)。
在说明性示例中，固态继电器100可以包括输入电路110和输出开关电路117。输入电路110可以包括光隔离器和/或光耦合器电路，该光隔离器和/或光耦合器电路包括可用于向输出电路117提供光学隔离触发信号的一个或多个器件(例如，光耦合器112、光耦合器114、电阻器116等)。在一些情况下，输入电路110可以被配置为分别向第一半导体开关(例如，可控硅整流器(SCR)SCR 120)的栅极123和第二半导体开关(SCR 130)的栅极133提供选通信号。在一些情况下，可以使用不同的半导体开关，例如，栅极可关断晶闸管(GTO)、交流电三极管(TRIAC)、绝缘栅极双极晶体管(IGBT)和/或类似物。输入电路110可以包括与光耦合器112和光耦合器114串联的电阻器116。电阻器116可以用于限制到SCR 120和130的涌入栅极电流。在典型的使用中，光耦合器112和114被同时激活，同时导通或同时关断。这是因为它们具有有限的击穿电压。例如，在480伏交流电的情况下，SCR 120和130具有1200峰值电压(Vpk)的击穿电压，而光耦合器112和114各自仅具有600Vpk。固态继电器100可以经由固态继电器的两个或更多个输入端子111电耦合到控制电路105。在一些情况下，控制电路105可用于生成一个或多个控制信号以使固态开关选择性地打开和关闭。
继续参考图1，输出开关电路117的半导体开关(例如，SCR 120和SCR 130)可以通过流经电阻器124和/或电阻器134、光耦合器112和光耦合器114的输出TRIAC(例如，TRIAC113和TRIAC 115)、以及相关SCR 120或130的栅极的电流来触发进入导通状态。可以看出，SCR 120和SCR 130以背对背配置来配置，并且可以通过经由从控制电路105接收的一个或多个控制信号启用光耦器112的TRIAC 113和光耦合器115的TRIAC 115来触发进入导通状态。当启用时，每个光耦合器112、114的正向电压降在低电流水平下约为1.0伏，使得在相关联的SCR 120或SCR 130被激活之前产生约2伏的电压电平。此外，SCR 120和SCR 130中的每一个具有栅极和阴极之间的反向电压特性，并且并联有跨R124和R134的电压降的特定SCR的栅极-阴极阈值电压被导通。因此，在SCR 120和SCR 130中的每一个被启用之前，固态开关的输出端子140和150处的电压可以在接近3.75伏的范围内(例如，从约3.5伏到约4.0伏等)。然而，当开关电路107的SCR 120和SCR 130被激活时，输出端子140、150处的电压可能下降到接近0.9伏。换句话说，当SCR 120和SCR 130响应于由控制电路105提供的控制信号而被启用(“导通”)时，输出端子140、150处的电压电平可以经历约3.0伏的阶跃变化。该阶跃变化进一步产生负载电压的阶跃增加，并相应地产生负载电流的阶跃增加。
电压和/或电流的这种瞬态变化可能导致电扰动在电力线180上被传导。电压和/或电流信号的这种瞬态变化也可能导致传导发射在一频率范围(例如，约150KHz到约500KHz、高达30MHz等)内被引入到电力线上。在许多情况下，一个或多个行业或政府标准可能涵盖这种情况。例如，这种工业和/或政府标准可以包括欧洲标准EN 55014-1(也称为CISPR 14-1)、联邦通信委员会(FCC)标准FCC部分15B等，它们通过引用整体被包括于本文中，以至少限定不同功率水平下的可允许传导发射水平和/或基于指定设备或应用的可允许传导发射水平。这些标准可以在管辖区内引入，以将这种传导发射限制在可允许范围内，以最小化由传导发射对可能共享同一电力线180的其他设备造成的任何有害影响。在当前应用中，固态开关的用户可能被强制安装昂贵的过滤器，以将任何引入的传导发射减少到可允许水平之内。例如，标准CISPR 14-1可以包括一个或多个关于电磁兼容性的部分，例如，以用于限定在一频率范围内的传导发射的可接受限制，例如，限制主电源连接处和负载电源连接处的传导发射的可允许量。通过限制可能传导回到主电力线(例如，进入)的可允许传导发射量，共享同一电力线的其他设备可以经历较少的由于传导发射量而引起的性能降级和/或可以经历更长的寿命。在说明性示例中，家用电器可以包括用于控制电动机的操作的固态继电器(例如，打开和/或关闭电动机)。在许多情况下，工业或政府标准中的一个或多个可以包括限定可以被引入电力线(例如，主电力线、负载电力线等)的传导发射的可接受限制的部分。在一些情况下，AC电源可以包括能够提供单相AC电压或三相AC电压的电源。可以从电源提供的AC电压在50Hz或60Hz下可以为从约110伏AC 到约600伏AC。
此外，在一个或多个功率范围(例如，在约150KHz和约500KHz之间、在约500KHz和约5MHz之间、在约5MHz和约30MHz之间)内可允许的传导发射的量(例如，平均水平和/或准峰值水平)(例如，从约56dBμV到约66dBμV等)，其中，可允许的传导发射的量可能根据负载的功率水平(例如，额定电动机功率不超过约700瓦、额定电动机功率超过700瓦且不超过1千瓦、额定电动机功率大于1千瓦等)、可测量发射的位置(例如，电源终端、负载终端等)和/或设备类型(例如，真空吸尘器、家用电器和类似设备、工具、归类为A类第2组设备的设备、归类为B类第2组设备的设备等)而变化。为了满足这些发射水平，制造商和/或用户可以安装昂贵的过滤器或其他设备，以最小化安装设备所产生的传导发射量。在一些情况下，由用户安装的过滤器可能增加安装所需组件所需的空间，因此进一步增加了与满足这些增加的空间要求相关联的空间要求和成本。例如，用户可能需要购买大于必要的机箱才能安装所需的过滤器。在许多情况下，即使电压和/或电流的较小阶跃变化也可能引入可能达到或超过适用标准中所规定的可允许限制的传导发射。
在典型应用中，诸如固态继电器100之类的固态开关可以是电隔离的，以便不将噪声(例如，传导发射)引入较低功率控制电路，特别是关于输出电路。例如，固态开关可以被配置为接收从约3VDC到约32VDC、从约18VAC到约36VAC、和/或从约90VAC到约280VAC的范围内的控制信号。在许多情况下，由固态开关汲取的输入电流可以被最小化，例如，在约2mA至约4mA的范围内。在这种情况下，输入开关电路110可以包括光耦合低功率晶体管或其他这样的低功率半导体开关器件，以在输出开关电路107的SCR 120、130的栅极处提供导通电压。
然而，如上所述，许多管辖区(例如，欧洲、美国、加拿大等)可能已制定了标准以最小化所安装的电气设备可能对所连接的电力系统的影响。例如，一个或多个标准可能要求由共享电力线供电的设备不将发射传输回供应线和/或负载线。如上所述，当与SCR的阈值电压组合时，光耦合器或其他低电平开关器件的半导体阈值电压可导致在固态开关的输出端子处存在电压电平(例如，约5伏等)。一旦输出开关电路107的器件被触发，则固态继电器的输出端子140、150处的电压电平可降至约1伏。这种几乎瞬时的电压下降可能会导致电源线上的电流的相应瞬时提高，其虽然很小，但也可能足够大以在(一个或多个)稳压频率范围内在电源线和/或负载线上产生传导发射。电压和/或电流中的这种阶跃响应由宽频率范围上的信号组成。例如，阶跃增加可以包括在约150kHz至约500kHz范围内的一个或多个传导发射分量。这种瞬时阶跃增加还可以包括更高频率的发射分量，例如，在至约30MHz的范围内
通过用高功率场效应晶体管(FET)(例如，功率金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET))替换低功率开关器件(例如，光耦合器112和114的TRIAC 113和115)，由于功率FET器件的特性而可以几乎消除或至少最小化该阶跃响应。例如，当功率MOSFET激活时，器件的特性使MOSFET的作用类似于电阻器。换句话说，MOSFET器件的操作模式可以产生接近恒定的电流，其对应于几乎稳定的等效电阻(例如，R.sub.DS(ON))。MOSFET的另一个优点是这些器件需要非常小的电流来导通(例如，小于约1mA)，同时具有高得多的输出额定值(例如，约10A、约50A等)。MOSFET可以是n沟道或p沟道。在一些情况下，例如对于n沟道MOSFET，栅极可以相对于源极偏置被偏置为正。如果将信号施加到功率MOSFET，则无论电流方向如何，MOSFET的串联电阻特性都可以相同。在图2和图3的说明性示例中，MOSFET器件以串联相对布置示出，其中两个MOSFET器件是同一类型(例如，两者都是n沟道、两者都是p沟道等)。
图2和3示出了根据本公开的各方面的说明性固态开关(例如，固态继电器200和300、固态接触器等)的框图，说明性固态开关可以包括在激活时对电路具有电阻效应的多个半导体器件(例如，串联相对配置中的功率MOSFET)，以用于控制可控硅整流器(SCR)的开关。在图2的说明性示例中，固态继电器200类似于图1中所示的固态继电器，差异在于光耦合器112、114已被功率MOSFET 212和功率MOSFET 214替换。在一些情况下，功率MOSFET 212和功率MOSFET 214被配置为串联相对配置。此外，在一些情况下，进一步的差异可以是使用已经以与每个SCR 220和230的栅极到阴极反并联的方式添加的二极管227和228。
固态继电器200可以由控制电路205来控制，控制电路205可经由一个或多个输入端子211电连接到固态继电器200。控制电路205可以用于控制固态继电器200的操作以使开关电路207能够通过输出端子240和250从电源270向负载260提供期望输出(例如，期望电压、期望电流等)。
在说明性示例中，固态继电器200可以包括功率MOSFET电路210(例如，MOSFET212、MOSFET 214、二极管217、二极管218等)，其可以用于向SCR 220和SCR 230的栅极223、233提供控制信号。在一些情况下，一个或多个瞬态电压抑制器(也称为瞬态电压抑制二极管或TVS)(例如，TVS 292和TVS 294)可以可选地与功率MOSFET 212和214并联连接，其中，TVS 292和TVS 294的尺寸可以设定为使得MOSFET 212和214的额定功率可以被最小化。例如，TVS可以用于吸收瞬态能量，并且可以被设定尺寸以处理非常大的峰值电流。通过适当地设定尺寸和安装TVS器件，可以降低安装在固态继电器220中的功率MOSFET 220和230的额定功率要求。例如，所安装的TVS可以为固态继电器的功率MOSFET和/或其他组件提供过压保护。在一些情况下，用于480V应用的固态继电器220的MOSFET的尺寸可以被设定为具有约2或3倍的额定电压，使得选择安装在固态继电器200中的MOSFET可以具有约1200伏的额定电压。然而，利用TVS器件292和294所提供的额外过压保护，可以基于较低额定电压要求(例如，约1000V)来选择MOSFET。因此，可以降低与所选MOSFET相关联的成本。在许多情况下，MOSFET可能是固态继电器200中最昂贵的组件。因此，通过最小化MOSFET 212、214的成本，可以在整体上降低固态继电器的成本。
如上所述，使用功率MOSFET 212和214以及反并联二极管217和218来代替图1的光隔离器电路110。进一步区分图2的固态继电器200和图1的固态继电器100的是与每个SCR220和230的栅极到阴极反并联地添加低Vf肖特基二极管227和228。在该配置中，通过导通二极管228和227来导通SCR 220和230的输出，其进而连接正向偏置SCR的栅极。一旦电流反转，则电流就不会中断。这里，当跨电阻器234的正向电压降达到0.1伏时，负载电流可以流过二极管227。然后电流可以流过二极管228或二极管227，以及电阻器224和234，直到达到SCR栅极到阴极的阈值电压。
在说明性示例中，当在饱和区域中操作时，MOSFET 212和MOSFET 214的电阻RDS(on)可以各自为约4.5欧姆，总共约9欧姆。在约20mA的电流下，跨二极管227或二极管228的0.1伏的电压降(无论哪个被正向偏置)串联加上跨MOSFET 212和MOSFET 214的电压降，从而总电压降的总和将为0.3伏，其被施加到SCR 220或SCR 230的栅极到阴极(其低于SCR220和SCR 230的约为0.7伏的正常栅极到阴极阈值电压)。当经过触发组件(例如，电阻器224和二极管228以及电阻器234和二极管227)的负载电流接近SCR 230和SCR 220的约0.7伏的栅极到阴极电压时，负载电流开始流入SCR 230的栅极233。当流入栅极233的栅极电流达到用于触发SCR 230的电流电平时，SCR 230导通，并且在电阻器234和二极管227的并联路径与SCR 230的栅极233之间共享负载电流。因此，不会遇到突然的负载变化，因此不会产生高频传导发射。随着负载电流增加，经过SCR的触发路径的电流保持大致恒定在SCR 230的Igt水平，并且大部分负载电流也由SCR 230承载。这种不间断的导通每半个周期继续，直到功率MOSFET 212、214的栅极关断为止。在一些情况下，电阻器234和224可用于确保SCR230和220的栅极不浮动，并且在一些配置中，这些电阻器可以可选地被省略。
在说明性示例中，功率MOSFET 212和214可以串联连接并且额定为与输出SCR相同的电压。当被启用时(例如，被控制为导通)，可以控制功率MOSFET以在低于SCR的阈值电压的情况下操作。这样做可以减少或消除传导发射。例如，测试表明对于1安的负载，没有明显的传导发射。在一些情况下，可以使用功率MOSFET而不是开关电路中的SCR，然而，SCR和/或TRIAC是能够处理浪涌电流的坚固组件，这与高功率MOSFET不同。例如，功率MOSFET不能处理由白炽灯产生的负载，因为对应的浪涌电流可能损坏晶体管。与这些MOSFET不同，SCR更强健。
固态继电器200和300可用于控制AC电压输出，该AC电压输出可以在50Hz或60Hz下在约400伏至约600伏AC的范围内。为了在固态继电器200的输出处将电压控制在该范围内，功率MOSFET 212和214可各自具有至少1200伏的额定电压。然而，如果启用了可选TVS过压保护，如TVS 292和TVS 294所示，则功率MOSFET 212和214的额定电压可以分别为1000伏，这可以显著节省成本。此外，通过在功率MOSFET电路210中使用功率MOSFET 212和214，引回电力线的传导发射可急剧下降。
在一些情况下，负载260可以对应于一个或多个不同的应用，例如，用于洗衣机或注塑机的加热器、被打开和关闭的灯、被打开和关闭的电机、泵、和/或可以被认为是电负载的任何其他设备。
图3示出了说明性固态继电器300和控制电路310，其可以类似于控制电路205。在一些情况下，控制电路可以包括一个或多个光隔离器，一个或多个光隔离器可以用于将控制电路与较高功率负载电压隔离。在其他情况下，例如在图3中，可以使用变压器312将较低功率控制电路与较高负载侧电压电隔离。在说明性示例中，可以使用一个或多个控制线320来启用振荡器315，以提供所限定频率下的AC电压源。交流电压输出可以经由变压器312电耦合到固态继电器控制电路。AC电压然后可以例如通过使用桥式整流器314来进行整流，并且可以用于向功率固态继电器300的功率MOSFET(例如，MOSFETS 212和214)提供DC栅极信号。可以使用用于选通信号的其他DC源。可以基于所限定的占空比来控制控制信号。
当AC电源电压达到表示AC电压的正弦波的过零点时，发生继电器从非导通状态切换到导通状态。已经发现，使固态继电器与AC电源电压的过零同步减少了固态继电器中的传导发射量。更具体地，在第一导通循环期间行进通过负载的浪涌电流被最小化，这减少了传导发射。
图5A示出了现有技术的固态继电器的操作。在X轴512上绘制时间。在Y轴510上绘制电压。一旦点530发生并且固态继电器已经接收到导通的指令，则固态继电器立即导通。这由图5A的阴影部分540表示，其中，阴影部分表示固态继电器导通。如上所述，当固态继电器在非零点导通时，RF发射最大。
图5B示出了图4的固态继电器400的操作。当点530发生并且固态继电器已接收到导通的指令时，固态继电器不会立即开启。相反，如阴影部分560所示，固态继电器不会导通，直到信号520到达过零点为止。因此，RF发射被最小化。
参考图4，呈现了具有过零功能的说明性固态继电器400。以类似于图1-3中所示的方式，控制电路405经由一个或多个输入端子411电耦合到固态继电器400。
输出开关电路417以类似于图1的输出开关电路117的方式操作。输出开关电路417的半导体开关(例如，SCR 420和SCR 430)可以通过流经齐纳二极管427和/或齐纳二极管428的电流被触发进入导通状态。在该配置中，SCR 420和430的输出通过导通齐纳二极管427和428而被导通，齐纳二极管427和428进而连接SCR 420或430中被正向偏置的任何一个的栅极。一旦电流反转，则电流就不会中断。这里，当跨电阻器434的正向电压降达到0.1伏时，负载电流可以流过二极管427。然后电流可以流过二极管427或二极管428，以及电阻器424和434，直到达到SCR栅极到阴极的阈值电压为止。可以在输出端子440和450处访问输出开关电路417的输出。输出端子440和450可以用于使得能够经由输出端子440和450从电源向负载提供期望输出。尽管可控硅整流器被示为半导体开关，但应该理解，还可以使用其他类型的半导体开关，例如，栅极可关断晶闸管(GTO)、交流电三极管(TRIAC)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)等。
电路460用作过零驱动器电路。电阻器462、晶体管463、晶体管464和电阻器465用作过零驱动器电路的电流调节器。电路460中还存在低发射驱动器电路。低发射驱动器电路用于在正常操作期间降低固态继电器400的发射。然而，低发射驱动器电路在导通部分期间不阻止发射(如参考图5A和图5B所示)。
由电路的其余元件提供过零功能。电阻器480和481用于产生电压降以供光耦合器482和483使用。光耦合器482和483具有集成的过零检测器。光耦合器482或483之一的激活使电流流过电阻器434和齐纳二极管427，并如上所述地操作。
由于过零功能，光耦合器482和483仅在输入信号被导通的第一周期期间被激活。后续周期由上述低发射驱动器处理。这是通过使用光耦合器486实现的。可控硅整流器420和430的激活由光耦合器486感测。光耦合器486向可控硅整流器470发送用于导通低发射驱动器的信号。可控硅整流器470与齐纳二极管471并联。当可控硅整流器470导通时，电压降低于齐纳二极管471的电压降，从而禁用齐纳二极管471。然后电流流向光耦合器473。光耦合器473耦合到低发射驱动器，其包括电阻器474、齐纳二极管475、晶体管476和晶体管477。低发射驱动器用于在过零电路操作第一周期之后确保降低的RF发射量。
参考图6，呈现了示出说明性固态继电器的操作的曲线图。X轴602表示时间，而Y轴604表示电压。在点650处，将控制信号620施加到输入。AC线极性在电压610处示出。在点650处，电压610仍为负。在点660处，电压610通过从负值变为正值而跨过零电压。到点670，当电压610通过从正值变为负值而再次跨过零电压时，低发射驱动器已由光耦合器486和可控硅整流器470导通。当控制信号620在点680处关闭时，输出在点690关闭。
根据结合阐述本公开的代表性实施例的附图的某些优选实施例的以下详细描述，本文公开的系统和方法的优点和其他特征对于本领域普通技术人员将变得明显。本文使用相同的附图标记来表示相同的部件。此外，限定取向的词，例如，“上”和“下”，仅用于帮助描述组件相对于彼此的位置。例如，部件的“上”表面仅意味着描述与该同一部件的“下”表面分开的表面。不使用表示定向的词来描述绝对方向(即“上”部分必须始终位于顶部)。
相关领域普通技术人员将理解，在替代实施例中，若干元件的功能可以由更少的元件或单个元件来执行。类似地，在一些实施例中，任何功能元件可以执行比关于所示实施例描述的操作更少或不同的操作。此外，出于说明的目的而示出为不同的功能元件在特定实现方式中可以合并在其他功能元件内。
虽然已经关于优选实施例描述了本主题技术，但本领域技术人员将容易地理解，在不脱离本主题技术的精神或范围的情况下，可以对主题技术进行各种改变和/或修改。例如，每个权利要求可以以多个从属方式从属于任何或所有权利要求，即使这些权利要求最初未被要求保护。

Claims (15)

1.一种固态开关，包括：
输出电路，该输出电路包括多个开关器件，其中，所述多个开关器件在被启用时选择性地从电压源向负载提供电力；以及
输入电路，该输入电路包括第二多个半导体开关器件，其中，所述第二多个半导体开关器件中的每一个半导体开关器件电耦合到所述第一多个半导体开关器件中对应的一个半导体开关器件的栅极；并且
其中，所述第二多个半导体开关器件包括具有过零检测功能的多个光耦合器件；
其中，所述第二多个半导体开关器件被配置为在施加到所述第二多个半导体开关器件的控制信号过零时导通所述输出电路。
2.根据权利要求1所述的固态开关，其中，所述固态开关包括固态继电器。
3.根据权利要求1所述的固态开关，还包括低发射驱动器电路，所述低发射驱动器电路被配置为降低所述输出电路的发射。
4.根据权利要求3所述的固态开关，其中，所述低发射驱动器被配置为当所述第二多个半导体开关器件被关断时进行操作。
5.根据权利要求4所述的固态开关，其中，所述低发射驱动器经由第三光耦合器耦合到所述第二多个半导体开关，以在所述低发射驱动器导通时关断所述第二多个半导体开关器件。
6.根据权利要求5所述的固态开关，其中，所述第三光耦合器与齐纳二极管并联地耦合到可控硅电阻器，以关断所述第二多个半导体开关器件并导通所述低发射驱动器。
7.根据权利要求4所述的固态开关，其中，所述低发射驱动器被配置为在所述控制信号的第二过零之后导通。
8.根据权利要求1所述的固态开关，其中，所述第一多个半导体器件经由齐纳二极管耦合到所述第二多个耦合器件。
9.根据权利要求1所述的固态开关，其中，所述第一多个半导体开关器件包括多个可控硅整流器。
10.根据权利要求1所述的固态开关，其中，所述第一多个半导体开关器件包括多个三极管或交流电三极管(TRIAC)。
11.根据权利要求1所述的固态开关，还包括耦合到所述第二多个半导体开关器件的电流调节器。
12.一种用于控制从交流电源到负载的电力输送的系统，包括：
固态开关，该固态开关包括：
多个输入，所述多个输入电耦合到控制电路，所述控制电路提供触发所述固态开关闭合的命令；以及
多个输出，所述多个输出电耦合在电源和负载之间并且耦合到所述多个输入，其中，触发所述固态开关闭合的所述命令产生从所述电源到所述负载的电力输送；
其中，所述固态开关被配置为在接收到触发所述固态开关闭合的所述命令之后，在第一次过零之后闭合。
13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述多个输出耦合到包括多个开关器件的输出电路，其中，所述多个开关器件在被启用时选择性地从电压源向负载提供电力。
14.根据权利要求12所述的系统，其中，所述多个输入耦合到包括第二多个半导体开关器件的输入电路，其中，所述第二多个半导体开关器件中的每一个半导体开关器件电耦合到所述第一多个半导体开关器件中对应的一个半导体开关器件的栅极。
15.根据权利要求14所述的系统，其中，所述第二多个半导体开关器件包括具有过零检测功能的多个光耦合器件。
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