CN114551159A - 继电器和半导体设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开一种继电器和半导体设备，继电器包括：控制电路、至少一个隔离电路、至少一个开关电路；隔离电路与开关电路一一对应串联连接；开关电路包括第一输入端、第二输入端、第一输出端及场效应管；控制电路用于发送控制信号至隔离电路；隔离电路用于对控制信号进行隔离处理并发送至第二输入端；开关电路用于根据隔离处理后的控制信号控制场效应管通断，使第一输入端接收的电压在场效应管导通时通过第一输出端输出；在开关电路数量大于一的情况下，除最后一个开关电路外的每个开关电路的第一输出端与下个开关电路的第一输入端连接。该技术方案中继电器的厚度较低，不存在空气击穿的风险，可缩短各电子器件间的距离，减小继电器的体积。

Description

继电器和半导体设备

技术领域

本发明涉及电路保护技术领域，尤其涉及一种继电器和半导体设备。

背景技术

随着电子技术的发展，电路可控开关技术广泛应用于电子技术行业的各个领域，越来越受人们重视。其中，电磁继电器是电路可控开关技术的一种常见的应用。

电磁继电器通常包括多种金属材质的电子器件，当电磁继电器的输入电压较高时，该输入电压很容易击穿空气，从而造成电磁继电器内部打火的现象，并损坏该电磁继电器。为降低高压下的空气击穿风险，必须增大各个电子器件之间的距离，进而增大了电磁继电器的体积。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种继电器和半导体设备，用以解决如何缩小电磁继电器的体积的问题。

为解决上述技术问题，本发明实施例是这样实现的：

第一方面，本发明实施例提供一种继电器，该继电器包括控制电路、至少一个隔离电路以及至少一个开关电路；所述至少一个隔离电路与所述至少一个开关电路一一对应串联连接；所述开关电路包括第一输入端、第二输入端、第一输出端以及场效应管，所述场效应管分别与所述第一输入端、所述第二输入端以及第一输出端连接；其中：

所述控制电路，用于发送控制信号至所述隔离电路；

所述隔离电路，用于对所述控制信号进行隔离处理，发送隔离处理后的控制信号至所述开关电路的第二输入端；

所述开关电路，用于根据所述隔离处理后的控制信号，控制所述场效应管导通或关断，使得所述第一输入端接收的电压在所述场效应管导通时通过所述第一输出端输出；

在所述开关电路的数量大于一的情况下，除最后一个开关电路外的每个所述开关电路的第一输出端与下一个开关电路的第一输入端连接。

第二方面，本发明实施例提供一种半导体设备，半导体设备包括如第一方面所述的继电器。

本发明实施例中，继电器包括控制电路、至少一个隔离电路以及至少一个开关电路；至少一个隔离电路与至少一个开关电路一一对应串联连接；开关电路包括第一输入端、第二输入端、第一输出端以及场效应管，场效应管分别与第一输入端、第二输入端以及第一输出端连接；其中：控制电路，用于发送控制信号至隔离电路；隔离电路，用于对控制信号进行隔离处理，发送隔离处理后的控制信号至开关电路的第二输入端；开关电路，用于根据隔离处理后的控制信号，控制场效应管导通或关断，使得第一输入端接收的电压在场效应管导通时通过第一输出端输出；在开关电路的数量大于一的情况下，除最后一个开关电路外的每个开关电路的第一输出端与下一个开关电路的第一输入端连接。该技术方案中，由控制电路、隔离电路以及开关电路所构成的继电器可以部署于电路板上，相当于各个电子器件位于同一平面，故该继电器的厚度较低，另外，控制场效应管导通或断开不存在空气击穿的风险，故能够缩短各电子器件之间的距离，减小继电器的体积。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例提供的一种继电器的结构示意图；

图2A为本发明一实施例提供的一种继电器的结构示意图；

图2B为本发明一实施例提供的一种继电器的工作流程示意图；

图3为本发明一实施例提供的一种继电器中控制电路的工作流程示意图；

图4A为本发明一实施例提供的一种继电器中隔离电路的结构示意图；

图4B为本发明一实施例提供的一种继电器中隔离电路的工作流程示意图；

图5A为本发明一实施例提供的一种继电器中开关电路的工作流程示意图；

图5B为本发明一实施例提供的一种继电器中开关电路的结构示意图；

图6为本发明一实施例提供的另一种继电器的结构示意图；

图7为本发明一实施例提供的一种半导体设备的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

虽然本说明书中使用相对性的用语，例如“上”“下”来描述图标的一个组件对于另一组件的相对关系，但是这些术语用于本说明书中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。能理解的是，如果将图标的装置翻转使其上下颠倒，则所叙述在“上”的组件将会成为在“下”的组件。其他相对性的用语，例如“高”“低”“顶”“底”“左”“右”等也作具有类似含义。当某结构在其它结构“上”时，有可能是指某结构一体形成于其它结构上，或指某结构“直接”设置在其它结构上，或指某结构通过另一结构“间接”设置在其它结构上。

本说明书中出现的“左”指的是面向纸面时的左手侧方向，“右”指的是面向纸面时的右手侧方向。

图1为本发明一实施例提供的一种继电器的结构示意图。该继电器包括：控制电路101、至少一个隔离电路以及至少一个开关电路；至少一个隔离电路与至少一个开关电路一一对应串联连接；开关电路包括第一输入端、第二输入端、第一输出端以及场效应管，场效应管分别与第一输入端、第二输入端以及第一输出端连接。

其中：控制电路101，用于发送控制信号至隔离电路；隔离电路，用于对控制信号进行隔离处理，发送隔离处理后的控制信号至开关电路的第二输入端；开关电路，用于根据隔离处理后的控制信号，控制场效应管导通或关断，使得第一输入端接收的电压在场效应管导通时通过第一输出端输出；在开关电路的数量大于一的情况下，除最后一个开关电路外的每个开关电路的第一输出端与下一个开关电路的第一输入端连接。

控制电路101的数量可以为一个，也可以为多个。隔离电路的数量与开关电路的数量相同，控制电路101的数量可以与隔离电路的数量相同，也可以与隔离电路的数量不同。

在控制电路101的数量大于一的情况下，控制电路101的数量与隔离电路的数量相等，且控制电路101与隔离电路一一对应串联连接。

至少一个隔离电路可以是一个隔离电路，也可以包括至少两个隔离电路。示例性地，如图1所示，至少一个隔离电路可以包括第一隔离电路102、第二隔离电路103以及第三隔离电路104。

至少一个开关电路可以是一个开关电路，也可以包括至少两个开关电路。示例性地，如图1所示，至少一个开关电路可以包括第一开关电路105、第二开关电路106以及第三开关电路107。

第一开关电路105包括第一开关电路的第一输入端1051、第一开关电路的第二输入端1052、第一开关电路的第一输出端1053以及第一场效应管1054，第一场效应管1054分别与第一开关电路的第一输入端1051、第一开关电路的第二输入端1052以及第一开关电路的第一输出端1053连接。

第二开关电路106包括第二开关电路的第一输入端1061、第二开关电路的第二输入端1062、第二开关电路的第一输出端1063以及第二场效应管1064，第二场效应管1064分别与第二开关电路的第一输入端1061、第二开关电路的第二输入端1062以及第二开关电路的第一输出端1063连接。

第三开关电路107包括第三开关电路的第一输入端1071、第三开关电路的第二输入端1072、第三开关电路的第一输出端1073以及第三场效应管1074，第三场效应管1074分别与第三开关电路的第一输入端1071、第三开关电路的第二输入端1072以及第三开关电路的第一输出端1073连接。

在图1所示的继电器实施例中，第一隔离电路102与一一对应的第一开关电路105串联连接，第二隔离电路103与一一对应的第二开关电路106串联连接，第三隔离电路104与一一对应的第三开关电路107串联连接。

控制电路101，用于发送控制信号至隔离电路。在至少一个隔离电路是一个隔离电路的情况下，隔离电路101可以发送控制信号至该隔离电路。在至少一个隔离电路包括至少两个隔离电路的情况下，隔离电路101可以分别发送控制信号至每个隔离电路。如图1所示，控制电路101，可以分别发送控制信号至第一隔离电路102、第二隔离电路103以及第三隔离电路104。

需要注意的是，为了安全考虑，至少一个隔离电路包括至少两个隔离电路的情况下，控制信号101可以分别向每个隔离电路发送控制信号，使得控制信号同时到达每个隔离电路。

隔离电路，用于对控制信号进行隔离处理，发送隔离处理后的控制信号至一一对应的开关电路的第二输入端。如图1所示，第一隔离电路102对控制信号进行隔离处理，发送隔离处理后的控制信号至第一开关电路的第二输入端1052；第二隔离电路103对控制信号进行隔离处理，发送隔离处理后的控制信号至第二开关电路的第二输入端1062；第三隔离电路104对控制信号进行隔离处理，发送隔离处理后的控制信号至第三开关电路的第二输入端1062。

开关电路，用于根据隔离处理后的控制信号，控制场效应管导通或关断，使得第一输入端接收的电压在场效应管导通时通过第一输出端输出。在开关电路的数量大于一的情况下，除最后一个开关电路外的每个开关电路的第一输出端与下一个开关电路的第一输入端连接。具体地，在至少一个开关电路包括至少两个开关电路的情况下，至少两个开关电路可以按照预设顺序串联连接。示例性地，如图1所示，第一开关电路105、第二开关电路106以及第三开关电路107的预设顺序可以为第一开关电路105—>第二开关电路106—>第三开关电路107，即第三开关电路107为三个开关电路中的最后一个开关电路。则第一开关电路的第一输出端1053可以与第二开关电路的第一输入端1061连接；第二开关电路的第一输出端1063可以与第三开关电路的第一输入端1071连接。进而，第一开关电路的第一输入端1051接收的电压，在第一场效应管1054、第二场效应管1064以及第三场效应管1074均导通的情况下，依次经过第一场效应管1054、第一开关电路的第一输出端1053、第二开关电路的第一输入端1061、第二场效应管1064、第二开关电路的第一输出端1063、第三开关电路的第一输入端1071以及第三场效应管1074，通过第三开关电路的第一输出端1063输出。

具体实施时，控制电路101、隔离电路以及开关电路均可以部署于PCB(PrintedCircuit Board，印制电路板)上。则继电器所包括的各个电子器件可以近似视为位于同一平面上，故该继电器的厚度较低，体积较小。

本发明实施例所提供的继电器可以适用于50V～10000V的高压小电流场景，例如在半导体行业中广泛使用ESC电源控制继电器输出高压静电来吸附晶片等。该继电器通过高压小功率的场效应管逐级降低电压，在保证设计成本低，结构简单的基础上，兼顾了电路整体的安全性，解决了目前继电器反应慢，耐压低，体积大等缺点。

控制电路可以采用MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)生成控制信号，也可以采用可以接口接收来自继电器之外的控制信号。

控制信号可以为电压控制信号，也可以为其他电子控制信号。以电压控制信号为例，控制信号可以是与电源信号的数值相同的电压值，也可以是0V，还可以是其他数值的电压值。例如，控制电路101可以持续向隔离电路输出5V电压，该5V电压与电源信号的电压值相同，使得隔离电路的输入端不存在电压差，未输出任何信号至开关电路，当控制电路101向隔离电路输出控制信号时，隔离电路收到的电压由5V电压降为0V，使得隔离电路的输入端存在电压差，从而通过输出端输出隔离处理后的控制信号至开关电路；又例如，控制电路仅在输出控制信号时向隔离电路输出5V电压，该与电源信号的电压值相同，使得隔离电路的输入端不存在电压差，进而隔离电路的输出端未输出任何信号至开关电路。

隔离电路可以采用变压器，变压器可以为两个相互耦合的线圈，变压器可以包括输入端和输出端，控制单元101可以发送电源信号以及控制信号至变压器的输入端，使得变压器的输入端存在电压差值，通过两个线圈之间的耦合作用，使得输出端也存在电压差值，该电压差值可以视为隔离处理后的控制信号。

具体实施时，根据隔离处理后的控制信号，控制场效应管导通或关断，可以为，在开关电路的第二输入端接收到隔离处理后的控制信号的情况下，开关电路中的场效应管导通；在开关电路的第二输入端未接收到隔离处理后的控制信号的情况下，开关电路中的场效应管关断。控制信号与场效应管的导通/关断状态的对应关系也可以反过来，此处不再赘述。

针对开关电路，可以通过控制场效应管的导通或关断，来实现开关电路的导通和断开。即场效应管导通时开关电路导通，该情况下，开关电路的第一输入端接收的电压可以经过场效应管到达第一输出端并通过该第一输出端将电压输出。场效应管关断时开关电路断开，第一输入端接收的电压无法经过场效应管到达第一输出端并通过该第一输出端将电压输出。

场效应管可以为MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor，金属-氧化物半导体场效应晶体管)。

通过场效应管实现开关电路的导通与断开，不存在击穿空气的风险，故与传统的电器继电器相比，本发明实施例所提供的继电器之间的距离可以缩短，从而缩小继电器的体积。另外，继电器的耐压值与场效应管的耐压值相关，通过替换部署于PCB上的场效应管的类型，可以灵活地调节该继电器的耐压值。

在开关电路的数量为一个的情况下，该开关电路的第一输入端接收的电压与通过该开关电路的第一输出端输出的电压在数值上是相等的。在开关电路的数量为多个的情况下，第一个开关电路的第一输入端接收的电压与最后一个开关电路的第一输出端输出的电压在数值上相等。即继电器的输入电压等于输出电压。

本发明实施例所提供的继电器，可以包括一个控制电路、一个隔离电路以及一个开关电路，也可以包括一个控制电路，至少两个隔离电路以及至少两个开关电路，隔离电路与开关电路的数量相等，还可以包括N个控制电路、N个隔离电路以及N个开关电路，N为大于1的整数。前述的继电器实施例仅仅是示例性的实施例，对本发明不构成特殊限制。

继电器的设计者可以在本发明任意一个继电器实施例的基础上，根据需要在PCB上灵活地增加或减少电子器件的数量、替换电子器件的类型以及改变各电子器件之间的连接关系，从而改变该继电器的耐压值。

例如，在改变之前，继电器包括依次串联连接的控制电路1、隔离电路1以及开关电路1，该开关电路1的场效应管1034的耐压值为50V，故该继电器的耐压值可以为50V。而继电器的设计者为了满足80V的耐压设计需求，增加部署于PCB上的电器器件的数量并调节各个电子器件之间的连接关系，使得改变之后，继电器包括控制电路1、控制电路2、隔离电路1、隔离电路2、开关电路1以及开关电路2。其中，控制电路1、隔离电路1以及开关电路1依次串联连接；控制电路2、隔离电路2以及开关电路2依次串联连接；开关电路1的第一输出端与开关电路2的第一输入端串联连接。则在继电器被改变之后，其耐压值为100V，可以满足80V的耐压设计需求。

另外，继电器的响应速度主要取决于继电器中的电子器件接收到控制信号的开关速度，相比于传统的机械式电磁继电器和固态继电器，本发明中采用场效应管的继电器的响应频率可以达到100Khz以上，使得该继电器可以广泛应用于高速电路中。

在如图1所示的实施例中，继电器包括控制电路、至少一个隔离电路以及至少一个开关电路；至少一个隔离电路与至少一个开关电路一一对应串联连接；开关电路包括第一输入端、第二输入端、第一输出端以及场效应管，场效应管分别与第一输入端、第二输入端以及第一输出端连接；其中：控制电路，用于发送控制信号至隔离电路；隔离电路，用于对控制信号进行隔离处理，发送隔离处理后的控制信号至开关电路的第二输入端；开关电路，用于根据隔离处理后的控制信号，控制场效应管导通或关断，使得第一输入端接收的电压在场效应管导通时通过第一输出端输出；在开关电路的数量大于一的情况下，除最后一个开关电路外的每个开关电路的第一输出端与下一个开关电路的第一输入端连接。该技术方案中，由控制电路、隔离电路以及开关电路所构成的继电器可以部署于电路板上，相当于各个电子器件位于同一平面，故该继电器的厚度较低，另外，控制场效应管导通或断开不存在空气击穿的风险，故能够缩短各电子器件之间的距离，减小继电器的体积。

图2A为本发明一实施例提供的一种继电器的结构示意图。图2B为本发明一实施例提供的一种继电器的工作流程示意图。如图2B的工作流程示意图所示的继电器的工作流程可以应用于图2A所示的继电器。

如图2A所示，控制电路201、隔离电路202以及开关电路203依次串联连接，开关电路203包括第一输入端2031、第二输入端2032、第一输出端2033以及场效应管2034，场效应管2034分别与第一输入端2031、第二输入端2032以及第一输出端2033连接。具体地，隔离电路202与开关电路203串联，可以为，隔离电路202与开关电路203的第二输入端2032连接。

如图2B所示，控制电路201发送控制信号至隔离电路202，隔离电路202发送隔离处理后的控制信号至开关电路203，开关电路203在根据控制信号控制开关电路203导通时接收高压输入且发送高压输出，开关电路203在根据控制信号控制开关电路203断开时接收高压输入，但并未发送高压输出。

本发明实施例提供的继电器能够实现前述继电器实施例实现的各个过程，为避免重复，这里不再赘述。

图3为本发明一实施例提供的一种继电器中控制电路的工作流程示意图。

如图3所示，微控制单元3012发出控制信号，或者，控制信号接收单元接收继电器之外输入的控制信号，并发出该控制信号。

可选地，控制电路包括并联连接的微控制单元和控制信号接收单元；微控制单元用于基于振晶生成第一控制信号并发送至隔离电路；控制信号接收单元用于接收外界输入的第二控制信号并发送至隔离电路；当微控制单元和控制信号接收单元中的其中一个工作时，另一个被短路无法工作。

控制电路可以通过两种方式发送控制信号：第一种是通过微控制单元3012产生第一控制信号并发送至隔离电路；第二种是通过控制信号接收单元3011接收外界输入的第二控制信号并发送至隔离电路。

在第一种发送控制信号的方式中，微控制单元3012可以存储有通过程序语言编写的指令或程序，微控制单元3012可以利用预先编写的指令或程序设定定时的开关状态。另外，微控制单元3012的内部晶振可以提供时钟源。

预先编写的指令或程序可以包含微控制单元3012生成控制信号的触发条件，使得微控制单元3012执行该指令或程序的过程中，当根据时钟源确定该触发条件被满足时，即可生成第一控制信号并发送至隔离电路。

具体实施时，可以在PCB上部署最小系统，该最小系统既包含微控制单元3012，又包含微控制单元的外围电路。最小系统指的是，能够支持微控制单元3012执行控制信号的生成与发送的功能的电子器件数量最少结构且最简单的系统。此外，还可以在PCB上部署低压供电系统，该低压供电系统与最小系统连接，且为微控制单元3012的工作提供电量。

在第二种发送控制信号的方式中，控制信号接收单元3011可以包括多个接口，多个接口分别用于接收外界输入的第二控制信号、电源信号以及地信号。

需要注意的是，当控制电路采用第一种方式发送控制信号时，控制信号接收单元3011处于闲置状态，可以视为被短路，即控制电路只通过微控制单元3012生成第一控制信号并发送至隔离电路；当控制电路采用第二种方式发送控制信号时，包含微控制单元3012的最小系统以及低压供电系统处于闲置状态，可以视为被短路，即控制电路只通过控制信号接收单元3011接收外界输入的第二控制信号、电源信号以及地信号并发送第二控制信号和电源信号至隔离电路。

本发明实施例提供的继电器能够实现前述继电器实施例实现的各个过程，为避免重复，这里不再赘述。

图4A为本发明一实施例提供的一种继电器中隔离电路的结构示意图；

图4B为本发明一实施例提供的一种继电器中隔离电路的工作流程示意图。如图4B的工作流程示意图所示的隔离电路的工作流程可以应用于图4A所示的隔离电路。

可选地，隔离电路包括磁环变压器4021、退磁电路4022以及整流电路4023；磁环变压器4021的输入端与控制电路的输出端连接；磁环变压器的输入端与退磁电路4022并联连接；磁环变压器4021的输出端与整流电路4023连接。

磁环变压器4021可以是等值变压器，即输入端的电压差值与输出端的电压差值相等。

如图4A所示，隔离电路可以包括磁环变压器4021、退磁回路4022以及整流电路4023。其中，退磁回路4022可以采用一个电阻R1、一个电容C1以及一个二极管D1构成。R1与C1并联，且R1与C1分别与D1串联。退磁回路4022可以视为并联于磁环变压器4021的输入端。

整流电路4023可以采用一个二极管D2，也可以采用其他具有整流功能的电子器件或电路。磁环变压器4021的输出端与D2连接。

磁环变压器4021可以为两个相互耦合的线圈，具体可以为两个10匝的线圈。磁环变压器4021可以将低压区和高压区进行隔离，保证电路高低压区之间的安全距离。

磁环变压器4021的输入端可以与控制电路的输出端连接，从而接收控制电路输出的控制信号。

图4A中的VCC指的是电源信号，Signal指的是控制信号。需要注意的是，图4A和图4B中均未示出电源信号和控制信号的传输方向。图4A和图4B中的箭头均指的是电流方向。

在接收到控制信号时，磁环变压器4021有电流流过，线圈存储能量。通过采用退磁回路，可以在控制单元不发送控制信号的时候，即变压器暂停工作时，吸收掉多余的能量。

通过采用二极管D2，可以将隔离处理后的控制信号从交流信号整流为直流信号，且由于二极管具有单向导电性，故采用二极管可以防止电流倒灌，保护前级电路。

如图4B所示，磁环变压器4021的左侧为该磁环变压器4021的输入端，右侧为该磁环变压器4021的输出端。磁环变压器4021的输入端接收电源信号和控制信号，例如，电源信号为5V，控制信号为0V，则此时磁环变压器4021的输入端存在电压差值5V。磁环变压器4021的输出端发送隔离处理后的控制信号，该隔离处理后的控制信号可以通过整流电路4023将交流信号整流为直流信号。OUT1与OUT2可以视为磁环变压器4021的输出端的两个电压取值点，用于确定磁环变压器4021的输出端存在的电压差值。例如，OUT1处的电压的取值为55V，OUT2处的电压的取值为50V，则此时磁环变压器4021的输出端存在电压差值5V，与磁环变压器4021的输入端的电压差值5V相等。

下面结合图4B具体说明控制信号的方向与电流方向。

例如，磁环变压器4021的输入端的上半部分接收到电源信号3.3V。

在控制电路输出控制信号的情况下，磁环变压器40221的下半部分接收到电压信号0V，则该情况下磁环变压器4021的输入端的电压差为3.3V。如图4B所示，磁环变压器4021的输入端的上半部分的箭头表示电流从左向右流入磁环变压器，磁环变压器4021的输入端的下半部分的箭头表示电流从磁环变压器流出且从右向左流动。电源信号的方向和控制信号的方向均向右，图4B中并未示出。

不同于图4B，在磁环变压器4021的输入端存在电压差的情况下，退磁回路4022可以视为被短路，即没有电流经过退磁回路4022。

在磁环变压器4021的输入端存在电压差的情况下，由于磁环变压器4021的耦合作用，输出端存在电流，电流方向如图4B所示，磁环变压器4021的输出端的上半部分的箭头表示电流方向从磁环变压器4021指向OUT1，即从左向右流动，以及磁环变压器4021的输出端的下半部分的箭头表示电流方向从OUT2指向磁环变压器，即从右向左流动。OUT1与OUT2可以与开关电路连接。

在控制电路未输出控制信号的情况下，磁环变压器4021的下半部分接收到持续输入的电压信号3.3V，则该情况下磁环变压器4021的输入端的电压差为0V，则磁环变压器4021的输入端的上半部分和下半部分均不存在流动的电流，由于磁环变压器4021的耦合作用，输出端不存在电流。该情况下，磁环变压器4021可以将多余的能量输入到退磁回路4022中，该过程中电流方向如图4B中磁环变压器4021与退磁回路4022之间的两个箭头所示，即。

可选地，至少一个隔离电路包括多个隔离电路；控制电路通过等长蛇形线传输控制信号至多个隔离电路，使得控制信号于同一时间点到达各个隔离电路的输入端。

继电器可以包括一个控制电路、多个隔离电路以及与隔离电路的数量相同的开关电路，则控制电路可以通过等长蛇形线分别将控制信号发送至多个隔离电路，使得控制信号于同一时间点到达各个隔离电路的输入端。各个隔离电路将隔离处理后的控制信号发送至一一对应的开关电路，使得各个开关电路同时接收到控制信号，则各个开关电路根据同时到达的控制信号同时控制场效应管导通或断开。

需要注意的是，为了保障各个场效应管同时导通或同时断开，在同一继电器中，多个开关电路所采用的场效应管的器件类型是相同的，否则可能会存在继电器在高压下损坏的风险。

可选地，继电器包括多个控制电路；至少一个隔离电路包括多个隔离电路；多个控制电路与多个隔离电路一一对应串联连接；多个控制电路中的任一控制电路通过等长蛇形线传输控制信号至一一对应的隔离电路，使得各个控制电路发出的控制信号于同一时间点到达一一对应的隔离电路的输入端。

继电器可以包括多个控制电路、多个隔离电路以及多个开关电路，控制电路、隔离电路以及开关电路的数量均相等。则任意一个控制电路可以通过等长蛇形线将控制信号发送至一一对应的隔离电路，使得各个控制电路所发送的控制信号于同一时间点到达一一对应的隔离电路的输入端。各个隔离电路将隔离处理后的控制信号发送至一一对应的开关电路，使得各个开关电路同时接收到控制信号，则各个开关电路根据同时到达的控制信号同时控制场效应管导通或断开。

本发明实施例提供的继电器能够实现前述继电器实施例实现的各个过程，为避免重复，这里不再赘述。

图5A为本发明一实施例提供的一种继电器中开关电路的工作流程示意图；图5B为本发明一实施例提供的一种继电器中开关电路的结构示意图。

可选地，开关电路还包括下拉电阻5035以及漏极电流吸收电路5036；第一输入端5031分别与场效应管5034的漏极和漏极电流吸收电路5036的一端连接；第二输入端5032分别与下拉电阻5035的一端和场效应管5034的栅极连接；第一输出端5033分别与下拉电阻5035的另一端、场效应管5034的源极以及漏极电流吸收电路5036的另一端连接。

如图5A所示，控制信号通过第二输入端5032进入开关电路中，

如图5B所示，High_vin指的是通过第一输入端5031输入开关单元的电压，High_vout指的是通过第一输出端5033输出开关单元的电压，High_vin＝High_vout。

In1与In2可以视为位于下拉电阻5035，即图中的R2两端的两个电压取值点，用于确定下拉电阻5035两端之间存在的电压差值。当控制信号通过第二输入端5032进入开关电路时，下拉电阻5035两端存在电压差值，例如，In1的电压的取值为55V，In2的电压的取值为50V。当开关电路并未接收到控制信号时，下拉电阻5035两端不存在电压差值。通过采用下拉电阻5035，可以保证栅极在未接收到控制信号的情况下场效应管5034不会产生误动作。

当场效应管5034的栅极接收到控制信号时，场效应管5034，即图5B中的Q1，由关断状态切换为导通状态。此时漏极电流吸收电路5036不工作，可以视为被短路。

当场效应管5034的栅极未接收到控制信号时，场效应管5034由导通状态切换为关断状态。此时，漏极电流吸收电路5036工作，可以通过电容C3、电阻R3以及二极管D3等电子器件将多余的漏极电流吸收掉。其中，R3与D3并联，且R3和D3分别与C3串联。

本发明实施例提供的继电器能够实现前述继电器实施例实现的各个过程，为避免重复，这里不再赘述。

可选地，至少一个开关电路包括第四开关电路和第五开关电路；第四开关电路的第一输出端与第五开关电路的第一输入端串联连接。

第四开关电路和第五开关电路可以按照预设顺序串联连接，预设顺序可以为第四开关电路—>第五开关电路。则第四开关电路的第一输出端与第五开关电路的第一输入端连接。则第四开关电路的第一输入端接收的电压，在第四开关电路的场效应管和第五开关电路的场效应管均导通的情况下，依次经过第四开关电路的场效应管、第四开关电路的第一输出端、第五开关电路的第一输入端以及第五开关电路的场效应管，通过第五开关电路的第一输出端输出。

图6为本发明一实施例提供的另一种继电器的结构示意图。

图6所示的继电器所包括的多个隔离电路602的数量与继电器所包括的多个开关电路603的数量相同，且多个隔离电路602与多个开关电路603一一对应连接。

如图6所示，多个开关电路603按照预设顺序串联连接。例如，多个开关电路603包括开关电路1、开关电路2以及开关电路3，三个开关电路的预设顺序可以为开关电路1—>开关电路2—>开关电路3。则开关电路1的第一输出端与开关电路2的第一输入端连接；开关电路2的第一输出端与开关电路3的第一输入端连接。则开关电路1的第一输入端接收的电压，在开关电路1的场效应管、开关电路2的场效应管以及开关电路3的场效应管均导通时，经过开关电路1的场效应管、开关电路1的第一输出端、开关电路2的第一输入端、开关电路2的场效应管、开关电路2的第一输出端、开关电路3的第一输入端以及开关电路3的场效应管，通过开关电路3的第一输出端输出。

图6中所标示的各个电子器件、信号、电压、电压取值点以及箭头，例如，R1、C1、VCC、High_vin、OUT1、In1，等，与图4A、图4B、图5B相同，可参照前文对应部分，为避免重复，此处不再赘述。

可选地，场效应管的耐压值包括第一电压阈值；第一输入端接收的电压与开关电路的数量的比值小于等于第一电压阈值。

出于安全考虑，控制信号需要同时抵达隔离电路，进而隔离处理后的控制信号同时抵达场效应管的栅极，进而，同一个继电器中的多个场效应管总是同时导通或同时关断。

第一输入端接收的电压与开关电路的数量的比值可以视为场效应管的平均压降。在场效应管的平均压降小于等于该场效应管的耐压值的情况下，该场效应管可以视为处于安全状态，不会被损坏。

压降可以理解为，当场效应管关断时，每个场效应管两端的电势差。针对任意一个场效应管，若该场效应管的压降大于该场效应管的耐压值，可能会造成该场效应管的器件损坏。通过增加部署于PCB上的场效应管的数量，即增加开关电路的数量的方式，可以灵活地提高继电器整体的耐压值。

可选地，至少一个开关电路包括多个开关电路；每个开关电路中的场效应管相同；每个开关电路的压降根据继电器接收的总电压与多个开关电路的数量确定；压降小于等于场效应管的耐压值。

为便于控制，在继电器包括多个开关电路的情况下，每个开关电路中的场效应管可以采用相同的电子器件。每个开关电路的压降由场效应管的压降确定，可以视为同一数值。

在每个开关电路的电子器件相同的情况下，场效应管的平均压降和每个场效应管的压降的数值相同。

例如，第一电压阈值为100V，第一输入端接收的电压为350V，继电器可以包括4个串联连接的开关电路，每个开关电路的耐压值为100V，整个继电器的耐压值可以视为4个开关电路的耐压值之和，即400V，此时每个场效应管的压降可以为350与4的比值，即87.5V，该压降小于开关电路的耐压值100V，每个场效应管都是安全的，不会被损坏。

在不考虑高压击穿空气等外界条件下，理论上继电器可以通过增减场效应管的数量无限升高继电器的耐压值。

本发明实施例提供的继电器能够实现前述继电器实施例实现的各个过程，为避免重复，这里不再赘述。

进一步地，本发明一个实施例还提供了一种半导体设备，图7为本发明一实施例提供的一种种半导体设备的结构示意图。如图7所示，该半导体设备包括：存储器701、处理器702、总线703和通信接口704。存储器701、处理器702和通信接口704通过总线703进行通信，通信接口704可以包括输入输出接口，输入输出接口包括但不限于键盘、鼠标、显示器、麦克风、扩音器等。该半导体设备还可以包括前述的任一继电器实施例所提供的继电器。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种继电器，其特征在于，包括控制电路、至少一个隔离电路以及至少一个开关电路；所述至少一个隔离电路与所述至少一个开关电路一一对应串联连接；所述开关电路包括第一输入端、第二输入端、第一输出端以及场效应管，所述场效应管分别与所述第一输入端、所述第二输入端以及第一输出端连接；其中：

所述控制电路，用于发送控制信号至所述隔离电路；

所述隔离电路，用于对所述控制信号进行隔离处理，发送隔离处理后的控制信号至所述开关电路的第二输入端；

所述开关电路，用于根据所述隔离处理后的控制信号，控制所述场效应管导通或关断，使得所述第一输入端接收的电压在所述场效应管导通时通过所述第一输出端输出；

在所述开关电路的数量大于一的情况下，除最后一个开关电路外的每个所述开关电路的第一输出端与下一个开关电路的第一输入端连接。

2.根据权利要求1所述的继电器，其特征在于，所述开关电路还包括下拉电阻以及漏极电流吸收电路；

所述第一输入端分别与所述场效应管的漏极和所述漏极电流吸收电路的一端连接；

所述第二输入端分别与所述下拉电阻的一端和所述场效应管的栅极连接；

所述第一输出端分别与所述下拉电阻的另一端、所述场效应管的源极以及所述漏极电流吸收电路的另一端连接。

3.根据权利要求1所述的继电器，其特征在于，所述场效应管的耐压值包括第一电压阈值；所述第一输入端接收的电压与所述开关电路的数量的比值小于等于所述第一电压阈值。

4.根据权利要求1所述的继电器，其特征在于，所述隔离电路包括磁环变压器、退磁电路以及整流电路；

所述磁环变压器的输入端与所述控制电路的输出端连接；所述磁环变压器的输入端与所述退磁电路并联连接；

所述磁环变压器的输出端与所述整流电路连接；

所述磁环变压器的输出端经过所述整流电路与对应的开关电路的第二输入端连接。

5.根据权利要求1所述的继电器，其特征在于，所述至少一个开关电路包括第四开关电路和第五开关电路；

所述第四开关电路的第一输出端与所述第五开关电路的第一输入端串联连接。

6.根据权利要求1所述的继电器，其特征在于，所述控制电路包括并联连接的微控制单元和控制信号接收单元；

所述微控制单元用于基于振晶生成第一控制信号并发送至所述隔离电路；

所述控制信号接收单元用于接收外界输入的第二控制信号并发送至所述隔离电路；

当所述微控制单元和所述控制信号接收单元中的其中一个工作时，另一个被短路无法工作。

7.根据权利要求1所述的继电器，其特征在于，所述至少一个隔离电路包括多个隔离电路；

所述控制电路通过等长蛇形线传输所述控制信号至多个隔离电路，使得所述控制信号于同一时间点到达各个所述隔离电路的输入端。

8.根据权利要求1所述的继电器，其特征在于，所述继电器包括多个控制电路；所述至少一个隔离电路包括多个隔离电路；所述多个控制电路与所述多个隔离电路一一对应串联连接；

所述多个控制电路中的任一控制电路通过等长蛇形线传输所述控制信号至一一对应的隔离电路，使得各个所述控制电路发出的控制信号于同一时间点到达一一对应的隔离电路的输入端。

9.根据权利要求1所述的继电器，其特征在于，所述至少一个开关电路包括多个开关电路；每个所述开关电路中的场效应管相同；

每个所述开关电路的压降根据所述继电器接收的总电压与所述多个开关电路的数量确定；

所述压降小于等于所述场效应管的耐压值。

10.一种半导体设备，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的继电器。

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