CN113161199A - 一种基于能量延时判别电路的固体继电器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于能量延时判别电路的固体继电器，包括继电器本体以及其能量延时判别电路，该电路包含了电阻R1～R8、电容C1、稳压二极管V1～V2、比较器N1～N2、场效应管Q1，本发明中判别电路利用电阻电阻R8与信号内阻的分压关系实现信号驱动能力的判别，实现真正地能量判别；延时电路通过充电电压的等比关系弱化电阻误差的影响，且通过采用延时判别过程中保持Q1导通的方法，防止继电器驱动电路在延时判别过程中误触发，其效果类似于静摩擦力和动摩擦力的效果，当产品输入信号驱动能量足够时，必然可以保证继电器输出的完全导通，从而避免了固体继电器因输入信号驱动能力不足而产生固体继电器的半导通情况。

Description

一种基于能量延时判别电路的固体继电器

技术领域

本发明属于固体继电器技术领域，具体涉及一种基于能量延时判别电路的固体继电器。

背景技术

点火继电器作为火工品中的关键元件之一，可靠的动作是保证火工品工作可靠性的一个重要因素。点火继电器最初均为电磁继电器，但随着技术的发展和应用，我国许多新一代武器装备都已开始在火工品控制中采用了固体继电器。然而火工品的工作环境复杂多样，要保证在恶劣的军用冲击、振动和温度环境下可靠地工作，就要求必须具有合适的灵敏度。灵敏性过高，会使产品在不应点火的时候点火，不容易保证安全；而灵敏度过低，则会因无法正常启动而失效。但固体继电器的输入电流一般仅为几毫安或十几毫安，输入电压一般为5V，无法适用复杂多变的外部工作环境，为避免外来信号的干扰引起的误导通，就需要增加额外的控制电路进行抑制，提高了火工品控制系统复杂度。为了降低火工品控制系统的复杂度，研究具有能量延时判别功能的点火专用固体继电器是必然的趋势。

目前国内固体继电器市场的输入电压大多数为5V，接通电压一般最大仅为3.6V，对驱动信号的干扰无法实现良好地抑制效果；当输入端电磁干扰信号较大或地线出现漂移时，易出现继电器的误导通。随着市场的扩大，大多数厂家研发了28V固体继电器，提高产品的接通关断电压以提高干扰信号抵抗力；部分厂家有通过提高输入电压和延时控制的方式增强抗电磁干扰的能力，但抑制能力仍然有限，且在各项试验的过程中单纯地提高输入接通关断电压和延时的方式仅仅是提高了信号的电压识别能力，对于信号的驱动电流方面无法进行有效地判别，由于无法对干扰信号的能量进行有效地释放和判别，无法抑制触发能量较大的干扰信号。

依据目前所掌握的市场电路而言，现有市场的固体继电器仍存在一个无法避免的问题，即问题存在着一个临界的电压电流条件导致产品的输出存在一个半导通的状态，而该状态是造成固体继电器失效的一个重要因素。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种基于能量延时判别电路的固体继电器，以解决上述背景技术中提出的对于信号的驱动电流方面无法进行有效判别的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于能量延时判别电路的固体继电器，包括继电器本体以及其能量延时判别电路，该电路包含了电阻R1～R8、电容C1、稳压二极管V1～V2、比较器N1～N2、场效应管Q1，利用比较器N1输入端的电阻分压关系判定产品的输入电压是否满足电压条件，利用电容C1和电阻R6的充电系数确定产品的延时时间；利用场效应管Q1接通时电阻R8和输入信号内阻的比较，判别输入信号的驱动能量。

优选的，当场效应管Q1接通时，比较器的供电电压为电阻R8与输入信号内阻的分压，当且仅当电阻R8的分压够高时，比较器N1正输入端采用电阻R4和R5的分压达到接通电压值，从而控制后级进一步动作。

优选的，采用两种手段提高延时的准确性，手段一为比较器N2的正向输入端与负向输入端采用同一供电电压，利用电阻的等比关系弱化电阻自身误差造成的温度漂移，手段二为负向输入端电容选用温漂系数小的Ⅰ类陶瓷电容，提高延时的准确性。

优选的，场效应管Q1的采用，其主要作用在于当延时判别电路工作时，利用场效应管Q1低导通电阻特性，短路后级的驱动电路，从而实现能量延时判别过程中继电器输出不接通的目的。

优选的，所述继电器本体由管座、管帽、输出功率芯组、输入限压电路板、延时判别及驱动电路板五个部分组成。

优选的，所述继电器本体内部输出功率芯组、输入限压电路板、延时判别及驱动电路板分别与管座的引线相连，并由管座和管帽将所有电路及器件密封至腔体内。

与现有技术相比，本发明提供了一种基于能量延时判别电路的固体继电器，具备以下有益效果：

本发明通过延时电路通过充电电压的等比关系弱化电阻自身误差的影响，判别电路利用电阻R8与信号内阻的分压关系实现信号驱动能力的判别，实现真正地能量判别，而非简单的电压或电流判别，且延时判别过程中Q1保持在导通状态，防止继电器驱动电路在延时判别过程中造成继电器的误触发，同时由于能量判别条件的设定，其效果类似于静摩擦力和动摩擦力的效果，当产品输入信号驱动能量足够时，必然可以保证继电器输出的完全导通，从而避免了固体继电器因输入信号驱动能力不足而产生固体继电器的半导通情况。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制，在附图中：

图1为本发明提出的基于能量延时判别电路的固体继电器的结构示意图；

图2为本发明提出的基于能量延时判别电路的固体继电器的电路原理框图；

图3为本发明提出的基于能量延时判别电路的固体继电器的限压电路及能量延时判别电路的原理框图；

图4为本发明提出的基于能量延时判别电路的固体继电器的隔离驱动电路的原理框图；

图5为本发明提出的基于能量延时判别电路的固体继电器的典型应用电路的原理框图。

图中：1、管座；2、管帽；3、输出功率芯组；4、输入限压电路板；5、延时判别及驱动电路板。

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。

请参阅图1-5，本发明提供以下技术方案：一种基于能量延时判别电路的固体继电器，包括继电器本体以及其能量延时判别电路，该电路包含了电阻R1～R8、电容C1、稳压二极管V1～V2、比较器N1～N2、场效应管Q1，利用比较器N1输入端的电阻分压关系判定产品的输入电压是否满足电压条件，利用电容C1和电阻R6的充电系数确定产品的延时时间；利用场效应管Q1接通时电阻R8和输入信号内阻的比较，判别输入信号的驱动能量。

本发明中，当场效应管Q1接通时，比较器的供电电压为电阻R8上的电压，该电压须满足电阻R8与输入信号内阻的分压，当且仅当电阻R8的分压够高时，比较器N1正输入端采用电阻R4和R5的分压达到接通电压值，从而控制后级进一步动作。

本发明中，采用两种手段提高延时的准确性，手段一为比较器N2的正向输入端与负向输入端采用同一供电电压，利用电阻的等比关系弱化电阻自身的误差，手段二为负向输入端电容选用温漂系数小的I类陶瓷电容，提高延时的准确性。

本发明中，场效应管Q1的采用，其主要作用在于当延时判别电路工作时，利用场效应管Q1低导通电阻特性，短路后级的驱动电路，从而实现能量延时判别过程中继电器输出不接通的目的。

本发明中，继电器本体由管座1、管帽2、输出功率芯组3、输入限压电路板4、延时判别及驱动电路板5五个部分组成。

本发明中，继电器中本体的输出功率芯组3、输入限压电路板4、延时判别及驱动电路板5分别与管座的引线相连，并由管座1和管帽2将所有电路及器件密封至腔体内。

典型应用实例一：

一种基于能量延时判别电路的固体继电器，采用了如图1所示的能量延时判别电路，该电路包含了电阻R1～R8、电容C1、稳压二极管V1～V2、比较器N1～N2、场效应管Q1，利用比较器N1输入端的电阻分压关系判定产品的输入电压是否满足电压条件，利用电容C1和电阻R2的充电系数确定产品的延时时间；利用场效应管Q1接通时电阻R8和输入信号内阻的比较，判别输入信号的驱动能量。

当场效应管Q1接通时，比较器的供电电压为电阻R8与输入信号内阻的分压，当且仅当电阻R8的分压够高时，比较器N1正输入端采用电阻R4和R5的分压达到接通电压值，从而控制后级进一步动作。

采用两种手段提高延时的准确性，手段一为比较器N2的正向输入端与负向输入端采用同一供电电压，利用电阻的等比关系弱化电阻自身的误差，手段二为负向输入端电容选用温漂系数小的I类陶瓷电容，提高延时的准确性。

场效应管Q1的采用，其主要作用在于当延时判别电路工作时，利用场效应管Q1低导通电阻特性，短路后级的驱动电路，从而实现能量延时判别过程中继电器输出不接通的目的。

继电器本体由管座1、管帽2、输出功率芯组3、输入限压电路板4、延时判别及驱动电路板5五个部分组成。继电器中的输出功率芯组3、输入限压电路板4、延时判别及驱动电路板5分别与管座的引线相连，并由管座1和管帽2将所有电路及器件密封至腔体内。

本固体继电器内部采用了限压电路、延时判别电路、振荡电路及驱动电路，电路原理图如分别如图3和图4所示，如图3所示，产品通过二极管V1、三极管V2、电阻R1和稳压二极管组合V3~V6形成限压电路，当输入电压低于V3~V6稳压值之和时，限压电路的输出电压随输入电压上升而上升；当输入电压高于其稳压值之和时，限压电路的输出限定在V3~V6稳压值之和减去V2的PN结压降，电压控制在约25V。延时判别电路对输入信号进行能量延时判别，当信号满足接通条件时，延时判别电路中场效应管V9关断，输出电压VDD信号驱动后级工作。

如图3所示，产品通过电阻R10限流和电容C3稳压，将信号传递至振荡电路。变压器T1初级采用单组绕组，输出采用双组绕组，实现了单组输入同时驱动两组隔离输出的变压器驱动型固体继电器。

典型应用实例二：

一种基于能量延时判别电路的固体继电器，采用了如图1所示的能量延时判别电路，该电路包含了电阻R1～R8、电容C1、稳压二极管V1～V2、比较器N1～N2、场效应管Q1，利用比较器N1输入端的电阻分压关系判定产品的输入电压是否满足电压条件，利用电容C1和电阻R2的充电系数确定产品的延时时间；利用场效应管Q1接通时电阻R8和输入信号内阻的比较，判别输入信号的驱动能量。

当场效应管Q1接通时，比较器的供电电压为电阻R8电阻R8与输入信号内阻的分压，当且仅当电阻R8的分压够高时，比较器N1正输入端采用电阻R4和R5的分压达到接通电压值，从而控制后级进一步动作。

采用两种手段提高延时的准确性，手段一为比较器N2的正向输入端与负向输入端采用同一供电电压，利用电阻的等比关系弱化电阻自身的误差，手段二为负向输入端电容选用温漂系数小的I类陶瓷电容，提高延时的准确性。

场效应管Q1的采用，其主要作用在于当延时判别电路工作时，利用场效应管Q1低导通电阻特性，短路后级的驱动电路，从而实现能量延时判别过程中继电器输出不接通的目的。

继电器本体由管座1、管帽2、输出功率芯组3、输入限压电路板4、延时判别及驱动电路板5五个部分组成。继电器中的输出功率芯组3、输入限压电路板4、延时判别及驱动电路板5分别与管座的引线相连，并由管座1和管帽2将所有电路及器件密封至腔体内。

该固体继电器内部采用了延时判别电路、光伏组合驱动电路，电路原理图如分别如图5所示。继电器前级采用延时判别电路，后级通过电阻串联多组光伏的形式驱动多级输出互相隔离的场效应管，从而达到实现单组输入同时控制多组输出的固体继电器。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种基于能量延时判别电路的固体继电器，其特征在于，包括继电器本体以及其能量延时判别电路，该电路包含了电阻R1～R8、电容C1、稳压二极管V1～V2、比较器N1～N2、场效应管Q1，利用比较器N1输入端的电阻分压关系判定产品的输入电压是否满足电压条件，利用电容C1和电阻R6的充电系数确定产品的延时时间；利用场效应管Q1接通时电阻R8和输入信号内阻的比较，判别输入信号的驱动能量。

2.根据权利要求1所述的一种基于能量延时判别电路的固体继电器，其特征在于：当场效应管Q1接通时，比较器N1和N2的供电电压近似等于电阻R8与输入信号内阻的分压，当且仅当电阻R8的分压够高时，比较器N1正输入端采用电阻R4和R5的分压达到接通电压值，比较器N1输出高电平，从而控制后级进一步动作。

3.根据权利要求2所述的一种基于能量延时判别电路的固体继电器，其特征在于：采用两种手段提高延时的准确性，手段一为比较器N2的正向输入端与负向输入端采用同一供电电压，利用电阻的等比关系弱化电阻自身误差造成的温度漂移，手段二为负向输入端电容选用温漂系数小的Ⅰ类陶瓷电容，提高延时的准确性。

4.根据权利要求3所述的一种基于能量延时判别电路的固体继电器，其特征在于：场效应管Q1的采用，其主要作用在于当延时判别电路工作时，利用场效应管Q1低导通电阻特性，短路后级的驱动电路，从而实现能量延时判别过程中继电器输出不接通的目的。

5.根据权利要求4所述的一种基于能量延时判别电路的固体继电器，其特征在于：所述继电器本体由管座（1）、管帽（2）、输出功率芯组（3）、输入限压电路板（4）、延时判别及驱动电路板（5）五个部分组成。

6.根据权利要求5所述的一种基于能量延时判别电路的固体继电器，其特征在于：所述继电器本体内部输出功率芯组（3）、输入限压电路板（4）、延时判别及驱动电路板（5）分别与管座（1）的引线相连，并由管座（1）和管帽（2）将所有电路及器件密封至腔体内。

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