CN110855280A - 固态继电器电路和加热装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种固态继电器电路和加热装置。固态继电器电路包括光耦合器、可控硅和压敏电阻，光耦合器的发光器连接电路控制端，光耦合器的受光器连接可控硅的控制端，可控硅的第一端与压敏电阻的一端连接，可控硅的第一端连接插座，可控硅的第二端与压敏电阻的另一端连接，可控硅的第二端连接电源输入端。上述固态继电器电路和加热装置，根据电路控制端的信号不同光耦合器的导通状态不同，从而控制可控硅是否导通，当有静电施加到插座的插针上时，利用压敏电阻的吸收浪涌的特性(电压越高，电阻越小)，可以将静电释放到与可控硅连接的电源输入端上，减少了对可控硅的冲击，达到保护固态继电器的目的，提高了固态继电器的使用可靠性。

Description

固态继电器电路和加热装置

技术领域

本申请涉及电力电子技术领域，特别是涉及一种固态继电器电路和加热装置。

背景技术

固态继电器是一种全部由固态电子元件组成的新型无触点开关器件,它利用电子元件，如开关三极管、可控硅等半导体器件的开关特性,可达到无触点无火花地接通和断开电路的目的，因此又被称为“无触点开关”。

传统的固态继电器在使用时通常与插座相连，当人体触及插针或插座塑壳连接时的摩擦产生静电时，人体的静电或摩擦产生的静电会直接施加在固态继电器中的可控硅的引脚上，引起可控硅的损坏，造成软击穿的现象，传统的固态继电器使用可靠性低。

发明内容

基于此，有必要针对传统的固态继电器使用可靠性低的问题，提供一种固态继电器电路和加热装置。

一种固态继电器电路，包括光耦合器、可控硅和压敏电阻，所述光耦合器的发光器连接电路控制端，所述光耦合器的受光器连接所述可控硅的控制端，所述可控硅的第一端与所述压敏电阻的一端连接，所述可控硅的第一端连接插座，所述可控硅的第二端与所述压敏电阻的另一端连接，所述可控硅的第二端连接电源输入端。

一种加热装置，包括加热器、插头、插座和如上述的固态继电器电路，所述加热器连接所述插头，所述插头用于连接所述插座，所述插座连接所述固态继电器电路。

上述固态继电器电路和加热装置，光耦合器的发光器连接电路控制端，受光器连接可控硅的控制端，根据电路控制端的信号不同光耦合器的导通状态不同，从而控制可控硅是否导通，可控硅的第一端与压敏电阻的一端连接，可控硅的第一端连接插座，可控硅的第二端与压敏电阻的另一端连接，可控硅的第二端连接电源输入端，当有静电施加到插座的插针上时，利用压敏电阻的吸收浪涌的特性(电压越高，电阻越小)，可以将静电释放到与可控硅连接的电源输入端上，减少了对可控硅的冲击，达到保护固态继电器的目的，提高了固态继电器的使用可靠性。

在其中一个实施例中，还包括控制电路，所述控制电路连接所述电路控制端。

在其中一个实施例中，所述控制电路包括开关管和基极限流电阻，所述基极限流电阻一端连接所述开关管的控制端，另一端用于接入电平信号，所述开关管的输入端连接所述电路控制端，所述开关管的输出端接地。

在其中一个实施例中，所述控制电路还包括维持电阻，所述维持电阻一端连接所述开关管的控制端，另一端连接所述开关管的输出端。

在其中一个实施例中，所述基极限流电阻和所述维持电阻的阻值相等。

在其中一个实施例中，所述控制电路还包括加速电容，所述加速电容与所述基极限流电阻并联。

在其中一个实施例中，还包括限流组件，所述控制电路的输入端通过所述限流组件连接所述电路控制端。

在其中一个实施例中，所述限流组件为电阻。

在其中一个实施例中，所述可控硅为双向可控硅。

附图说明

图1为一个实施例中固态继电器电路的结构图；

图2为另一个实施例中固态继电器电路的结构图；

图3为一个实施例中固态继电器的内部结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本发明进行更加全面的描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在一个实施例中，请参见图1，提供一种固态继电器电路，包括光耦合器110、可控硅120和压敏电阻RV，光耦合器110的发光器连接电路控制端，光耦合器110的受光器连接可控硅120的控制端，可控硅120的第一端与压敏电阻RV连接，可控硅120的第一端连接插座，可控硅120的第二端与压敏电阻RV的另一端连接，可控硅120的第二端连接电源输入端L。光耦合器110的发光器连接电路控制端，受光器连接可控硅120的控制端，根据电路控制端的信号不同光耦合器110的导通状态不同，从而控制可控硅120是否导通，可控硅120的第一端与压敏电阻RV连接，可控硅120的第一端连接插座，可控硅120的第二端与压敏电阻RV的另一端连接，可控硅120的第二端连接电源输入端L，当有静电施加到插座的插针上时，利用压敏电阻RV的吸收浪涌的特性，即电压越高，电阻越小，可以将静电释放到与可控硅120连接的电源输入端L上，减少了对可控硅120的冲击，达到保护固态继电器IC1的目的，提高了固态继电器IC1的使用可靠性。

具体地，光耦合器110以光为媒介传输电信号，可以控制线路通断，且对输入、输出电信号有良好的隔离作用，光耦合器110包括发光器和受光器，发光器的输出端连接电路控制端，发光器的输入端用于接入电压，由于发光器的输入端接入的电压是固定的，根据发光器的输出端从电路控制端处接入的电平高低便可改变发光器的导通状态。在本实施例中，以发光器的输入端接入的电压为12V为例，当电路控制端处输出低电平信号时，发光器导通，光耦合器110工作，从而使可控硅120也工作。发光器和受光器的具体类型均不是唯一的，以发光器为红外线发光二极管，受光器为光敏半导体管为例，红外线发光二极管的阳极作为输入端用于接入电压，红外线发光二极管的阴极作为输出端连接电路控制端，光敏半导体管连接可控硅120，当红外线发光二极管的阴极接入的电压的值可以与阳极接入的电压的值产生压降时，阳极接入电压并流通至红外线发光二极管的阴极，使红外线发光二极管发出光线，光敏半导体管接收光线之后产生光电流，传输至可控硅120，实现电-光-电的转换。

固态继电器IC1包括光耦合器110和可控硅120，可控硅120只有导通和关断两种状态，当可控硅120的控制端从光耦合器110处接入了电流时，可控硅120导通，若可控硅120的输出直接与插座直接相连，当人体触及插针或插座塑壳连接时的摩擦产生静电时，人体的静电或摩擦产生的静电会直接施加在可控硅120的引脚上，引起可控硅120的损坏，在本实施例中，可控硅120通过压敏电阻RV连接插座和电源输入端L，由于压敏是高阻抗，对电路无影响，而当有静电施加时，由于压敏电阻RV承受的电压越高，电阻越小，利用压敏电阻RV的吸收浪涌的特性，将静电释放到与可控硅120连接的电源输入端L上，电源输入端L通常有吸收回路，包括电容、压敏等保护器件，可以将静电释放出去，减少了对可控硅120的冲击，达到保护固态继电器IC1的目的。压敏电阻RV的具体型号可根据实际需求决定，固态继电器IC1的型号并不是唯一的，在本实施例中，固态继电器IC1的型号为IC1 AQH3213，可以理解，在其他实施中，固态继电器IC1也可以为其他型号，只要本领域技术人员认为可以实现即可。

在一个实施例中，请参见图2，固态继电器电路还包括控制电路200，控制电路200连接电路控制端。具体地，控制电路200的控制端用于接入电平信号，控制电路200的输入端连接电路控制端，控制电路200的输出端接地。采用控制电路可以控制电路控制端处的电平大小，从而对固态继电器IC1的工作状态进行控制，控制电路200作为开关电路可以用把微弱信号放大成较大电信号，然后用控制电路200的控制端接入的电平信号控制与控制电路200的输入端连接的电路控制端的电平信号，使用便捷，使用安全。控制电路200的结构并不是唯一的，只要可以起到对电路控制端处的电平信号进行控制的作用即可。

在一个实施例中，请参见图2，控制电路200包括开关管和基极限流电阻R1，基极限流电阻R1一端连接开关管的控制端，另一端用于接入电平信号，开关管的输入端连接电路控制端，开关管的输出端接地。

具体地，以开关管为三极管Q1为例，基极限流电阻R1一端连接三极管Q1的基极，另一端用于接入电平信号，三极管Q1的集电极连接电路控制端，三极管Q1的发射极接地。根据三极管Q1的导通或截止状态可以控制电路控制端的电平信号，基极限流电阻R1可以对三极管Q1提供保护，延长三极管Q1的使用寿命。基极限流电阻R1一端连接三极管Q1的基极，另一端用于接入电平信号，三极管Q1的集电极连接电路控制端，三极管Q1的发射极接地。以三极管Q1的类型为NPN型三极管Q1为例，当基极限流电阻R1接入的电平信号为低电平时，三极管Q1截止，与三极管Q1的集电极连接的电路控制端处于悬空状态，光耦合器110不工作，可控硅120也处于断开状态，当基极限流电阻R1接入的电平信号为低电平时，三极管Q1导通，与三极管Q1的集电极连接的电路控制端处为低电平，光耦合器110的发光器导通，光耦合器110工作，与光耦合器110连接的可控硅120也导通，固态继电器IC1正常工作。三极管Q1的基极串联的基极限流电阻R1为限流电阻，可以防止接入电平信号的幅值过高导致基极电流超额而损坏三极管Q1，可以起到保护三极管Q1的作用，从而延长三极管Q1的使用寿命，提高固态继电器电路的使用可靠性。可以理解，在其他实施例中，开关管也可以为其他类型的器件，只要本领域技术人员认为可以实现即可。

在一个实施例中，请参见图2，控制电路200还包括维持电阻R2，维持电阻R2一端连接开关管的控制端，另一端连接开关管的输出端。

具体地，以开关管为三极管Q1，三极管Q1的类型为NPN型三极管为例，维持电阻R2一端连接三极管Q1的基极，另一端连接三极管Q1的发射极。由于三极管Q1的基极与发射极之间设置有维持电阻R2，当三极管Q1的控制端没有接收到信号时，维持电阻R2的存在可以使三极管Q1保持截止状态，有利于更好地控制电流，提高了固态继电器电路的使用可靠性。进一步地，在一个实施例中，基极限流电阻R1和维持电阻R2的阻值相等。基极限流电阻R1和维持电阻R2的阻值并不是唯一的，可根据三极管Q1型号和实际需求调整，在本实施例中，三极管Q1的型号为8050，基极限流电阻R1和维持电阻R2的阻值可以均为2.2k，采用阻值相等的电阻分为作为基极限流电阻R1和维持电阻R2有利于维持电路结构稳定，从而提高固态继电器电路的使用可靠性。

在一个实施例中，控制电路200还包括加速电容，加速电容与基极限流电阻R1并联。同样以三极管Q1的类型为NPN型三极管为例，当三极管Q1的基极通过基极限流电阻R1接入的电平信号突然发生跳变，使三极管Q1突然导通时，加速电容瞬间短路，可以为三极管Q1快速提供基极电流，加速了三极管Q1的导通。当三极管Q1的基极通过基极限流电阻R1接入的电平信号突然发生跳变，使三极管Q1突然关断时，加速电容也瞬间导通，为卸放基极电荷提供一条低阻通道，这样加速了晶体管的关断。由此可见，加速电容可以提高三极管Q1的导通和关断速度，从而提高固态继电器电路的工作效率。进一步地，加速电容的电容值大小并不是唯一的，通常取值为几十到几百皮法，具体可根据实际需求调整，只要本领域技术人员认为可以实现即可。

在一个实施例中，请参见图2，固态继电器电路还包括限流组件300，控制电路200的输入端通过限流组件300连接电路控制端。限流组件300可以限制控制电路200的输入端输出至电路控制端的电流大小，对与电流控制端连接的光耦合器110起到保护作用。限流组件300的结构并不是唯一的，在一个实施例中，限流组件300为电阻R3，电阻R3一端连接控制电路200的输入端，另一端连接电路控制端，可以防止控制电路200的输入端输出至电路控制端的电流的幅值过高导致电流超额而损坏光耦合器110，可以起到保护光耦合器110的作用，从而延长光耦合器110的使用寿命，提高固态继电器电路的使用可靠性。

在一个实施例中，可控硅120为双向可控硅。双向可控硅在结构上相当于两个单向可控硅120反向连接，这种可控硅120具有双向导通功能，其通断状态由控制极决定，在本实施例中由光耦的导通状态决定，在控制极上加正脉冲可使其正向导通，在控制极上加负脉冲可使其反向导通。将双向可控硅作为固态继电器IC1的可控硅120没有反向耐压问题，适合做交流无触点开关使用，使用可靠。

为了更好地理解上述实施例，以下结合一个具体的实施例进行详细的解释说明。在一个实施例中，请参见图2，固态继电器电路包括固态继电器IC1、控制电路200、限流电阻R3和压敏电阻RV，控制电路200包括电阻R1、电阻R2和三极管Q1，三极管Q1的信号为8050。

固态继电器IC1就是将光耦合器110与可控硅120集成在一起的集成电路，请参见图3，光耦合器110中的发光器的阳极引出的端子作为固态继电器IC1的2脚，光耦合器110中的发光器的阴极引出的端子作为固态继电器IC1的1脚，光耦合器110的可控硅120的两端引出的端子分别作为固态继电器IC1的6脚和8脚，6脚和8脚分别连接压敏电阻RV的两端，6脚通过压敏电阻RV连接电源输入端L，8脚通过压敏电阻RV连接插座，插头连接加热器。

单片机通过电阻R1连接三极管Q1，当单片机未发出加热器工作指令，光耦合器110不导通，固态继电器IC1的8脚无输出，当单片机发出加热器工作指令，固态继电器IC1的光耦合器110工作，从而使可控硅120导通。当控制信号JRQ_1为低电平时，三极管Q1处于截止状态，固态继电器IC1的1脚处于悬空状态，光耦合器110不工作，固态继电器IC1的1脚处于低电平，光耦合器110工作，从而使可控硅120导通工作(6-8脚连通)，加热器处于加热状态，在固态继电器IC1的6-8脚间增加一个压敏电阻RV，由于压敏是高阻抗，对电路无影响，而当有静电施加时，利用压敏电阻RV的吸收浪涌的特性(电压越高，电阻越小)，将静电释放到固态继电器IC1的6脚上，而6脚与电源的输入端相连，电源输入端L有电容、压敏等保护器件，可以将静电释放出去，这样，有很大部分就释放到输入电容上，减少了对可控硅120的冲击，达到保护固态继电器IC1的目的。进一步地，将增加压敏电阻RV的线路进行空气放电测试，施加15KV电压，固态继电器IC1无损坏，验证了固态继电器电路的使用可靠性。

上述固态继电器电路，光耦合器的发光器连接电路控制端，受光器连接可控硅的控制端，根据电路控制端的信号不同光耦合器的导通状态不同，从而控制可控硅是否导通，可控硅的第一端与压敏电阻的一端连接，可控硅的第一端连接插座，可控硅的第二端与压敏电阻的另一端连接，可控硅的第二端连接电源输入端，当有静电施加到插座的插针上时，利用压敏电阻的吸收浪涌的特性(电压越高，电阻越小)，可以将静电释放到与可控硅连接的电源输入端上，减少了对可控硅的冲击，达到保护固态继电器的目的，提高了固态继电器的使用可靠性。

在一个实施例中，请参见图2，提供一种加热装置，包括加热器、插头、插座和如上述的固态继电器电路，加热器连接插头，插头连接插座，插座连接固态继电器电路。具体地，加热器可以为冰箱的加热器，当加热器工作时，可以将冰箱内部的水蒸发或冰融化，防止冰箱产生凝露或冰堵等现象从而影响冰箱的使用，固态继电器电路通过插头和插座连接加热器，可通过固态继电器IC1控制加热器是否工作，使用便捷，固态继电器电路使用可靠性高，也提高了加热装置的使用可靠性。

上述加热装置，光耦合器110的发光器的输出端连接电路控制端，发光器的输入端用于接入电压，受光器连接可控硅120，根据电路控制端的信号不同光耦合器110的导通状态不同，从而控制可控硅120是否导通，可控硅120与压敏电阻RV并联，并联后的一端连接电源输入端L，并联后的另一端连接插座，当有静电施加到插座的插针上时，利用压敏电阻RV的吸收浪涌的特性(电压越高，电阻越小)，可以将静电释放到与可控硅120连接的电源输入端L上，减少了对可控硅120的冲击，达到保护固态继电器IC1的目的，提高了固态继电器IC1的使用可靠性。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种固态继电器电路，其特征在于，包括光耦合器、可控硅和压敏电阻，所述光耦合器的发光器连接电路控制端，所述光耦合器的受光器连接所述可控硅的控制端，所述可控硅的第一端与所述压敏电阻的一端连接，所述可控硅的第一端连接插座，所述可控硅的第二端与所述压敏电阻的另一端连接，所述可控硅的第二端连接电源输入端。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，还包括控制电路，所述控制电路连接所述电路控制端。

3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述控制电路包括开关管和基极限流电阻，所述基极限流电阻一端连接所述开关管的控制端，另一端用于接入电平信号，所述开关管的输入端连接所述电路控制端，所述开关管的输出端接地。

4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述控制电路还包括维持电阻，所述维持电阻一端连接所述开关管的控制端，另一端连接所述开关管的输出端。

5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述基极限流电阻和所述维持电阻的阻值相等。

6.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述控制电路还包括加速电容，所述加速电容与所述基极限流电阻并联。

7.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，还包括限流组件，所述控制电路的输入端通过所述限流组件连接所述电路控制端。

8.根据权利要求7所述的电路，其特征在于，所述限流组件为电阻。

9.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述可控硅为双向可控硅。

10.一种加热装置，其特征在于，包括加热器、插头、插座和如权利要求1-9任意一项所述的固态继电器电路，所述加热器连接所述插头，所述插头用于连接所述插座，所述插座连接所述固态继电器电路。

Images