CN116865734A - 多功能固体继电器电路及应用此电路的超小型多功能固体继电器 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及继电器的技术领域，尤其是涉及一种多功能固体继电器电路及应用此电路的超小型多功能固体继电器，其电路包括钝感延时电路、隔离电路和快速通断电路，所述钝感延时电路的输入端用于接收外部控制信号，所述钝感延时电路的输出端连接于所述隔离电路的输入端，所述隔离电路的输出端连接于所述快速通断电路的输入端，所述快速通断电路的输出端用于连接被控部分。本申请具有提高固体继电器的适用性的效果。
Description
技术领域
本申请涉及继电器的技术领域，尤其是涉及一种多功能固体继电器电路及应用此电路的超小型多功能固体继电器。
背景技术
随着电子技术以及集成化的发展，固体继电器的应用范围也越来越广泛。固体继电器能够根据控制部分输出的控制信号，从而达到控制大电压电流负载的目的。
相关技术中，光MOS固体继电器中最多为4路控制电路，即能够分别接收4个控制信号，从而分别驱动4个负载，并且，光MOS固体继电器仅具有开关功能，功能单一，适用性低。
发明内容
为了提高固体继电器的适用性，本申请提供了一种多功能固体继电器电路及应用此电路的超小型多功能固体继电器。
第一方面，本申请提供的一种多功能固体继电器电路采用如下的技术方案：
一种多功能固体继电器电路，包括钝感延时电路、隔离电路和快速通断电路，所述钝感延时电路的输入端用于接收外部控制信号，所述钝感延时电路的输出端连接于所述隔离电路的输入端，所述隔离电路的输出端连接于所述快速通断电路的输入端，所述快速通断电路的输出端用于连接被控部分。
通过采用上述技术方案，利用钝感延时电路能够将接通电压和关断电压限制在一定范围内，从而避免电路由于外部干扰出现误导通、误关断的问题。隔离电路则是能够减小高压部分致使低压部分损坏的可能性。快速通断电路能够实现快速的导通与关断，从而提高性能。
可选的，所述钝感延时电路包括泄放电路、延时电路和顿感电路，所述钝感延时电路的输入端连接于所述泄放电路，所述泄放电路连接于所述延时电路，所述延时电路连接于所述顿感电路，所述顿感电路连接于所述钝感延时电路的输出端。
通过采用上述技术方案，延时电路能够避免由于外界干扰导致电压电流波动，从而导致的误导通、误关断的情况，顿感电路能够对电压进行限制，从而减小由于意外导致电压过大，进而导致电路损坏的可能性。泄放电路则是能够在不需要延时电路工作时，消耗延时电路中的电能。
可选的，所述延时电路包括电容器C1和电阻器R2，所述电容器C1的一端连接于所述泄放电路，所述电容器C1的另一端连接于所述电阻器R2，所述电阻器R2的另一端连接于所述泄放电路。
通过采用上述技术方案，利用电阻器R2以及外部的控制信号能够为电容器C1充电，电容器C1的充电时间即为延时时间，在达到电压要求后顿感电路即可工作。通过改变电阻器R2的阻值和电容器C1的容值，即可调整延时时间。
可选的，所述顿感电路包括三极管V1和稳压二极管V2，所述三极管V1的发射极连接于所述泄放电路，所述三极管V1的基极连接于所述稳压二极管V2的阴极端，所述稳压二极管V2的阳极端连接于所述延时电路，所述三极管V1的集电极连接于所述隔离电路。
通过采用上述技术方案，在延时电路达到电压要求后，稳压二极管V2处于反向击穿状态，此时三极管V1导通，三极管V1导通后即可控制隔离电路工作。
可选的，所述快速通断电路包括三极管V5、三极管V6、电容器C2、电阻器R4、开关二极管V7和MOS管V8，所述三极管V5的基极连接于所述快速通断电路输入端，所述三极管V5的集电极连接于所述开关二极管V7的阴极端，所述开关二极管V7的阳极端连接于所述快速通断电路的输出端，所述三极管V5的发射极连接于所述三极管V6的发射极，所述三极管V6的基极连接于所述三极管V5的基极，所述三极管V6的集电极连接于所述快速通断电路的输出端，所述电容器C2的一端连接于所述三极管V5的集电极，所述电容器C2的另一端连接于所述三极管V6的集电极，所述电阻器R4的一端连接于所述三极管V5的发射极，所述电阻器R4的另一端连接于所述MOS管V8的栅极，所述MOS管V8的漏极连接于所述开关二极管V7的阳极端，所述MOS管V8的源极连接于所述三极管V6的集电极。
通过采用上述技术方案，为使MOS管V8能够快速的导通与断开，需要提高驱动能力。MOS管V8未工作时，外部电源通过开关二极管V7为电容器C2充电，在需要驱动MOS管V8工作时，除了隔离电路输出端驱动MOS管V8，同时电容器C2也输出电流从而与隔离电路共同驱动MOS管V8，进而实现MOS管V8快速导通。在需要MOS管V8关断时，MOS管V8的栅极的寄生电容中的电荷也能够通过三极管V6进行快速泄放，从而实现快速关断。
第二方面，本申请提供的一种超小型多功能固体继电器采用如下的技术方案：
一种超小型多功能固体继电器，包括至少两路如第一方面所述一种多功能固体继电器电路，还包括外壳、盖板，所述一种多功能固体继电器电路设置在所述外壳内部，所述盖板固定在所述外壳上。
通过采用上述技术方案，集成至少两路多功能固体继电器电路，能够满足多路使用需求，并且集成设置能够减小整体体积。同时，本申请继电器不仅是能够实现可控通断，还集成了延时、隔离等功能。
可选的，所述外壳上远离所述盖板的一面设置铜热沉。
通过采用上述技术方案，提高散热性能，从而使本申请继电器能够更好的工作。
可选的，所述外壳与所述盖板之间采用平行缝焊工艺密封。
可选的，还包括上电路基片和下电路基片，所述上电路基片和所述下电路基片均设置在所述外壳内部，所述上电路基片位于所述下电路基片上方
通过采用上述技术方案，通过设置上电路基片和下电路基片，将第一方面所述的电路的元器件装配在两个电路基片上，然后将两个电路基片装配在外壳内部，与相关技术中直接在外壳底部装配元器件在深腔键合的方式相比能够省去点胶头和键合劈刀移动的空间，从而使得超小型多功能固体继电器的体积更小。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.利用钝感延时电路能够将接通电压和关断电压限制在一定范围内，从而避免电路由于外部干扰出现误导通、误关断的问题。隔离电路则是能够减小高压部分致使低压部分损坏的可能性。快速通断电路能够实现快速的导通与关断，从而提高性能；
2.延时电路能够避免由于外界干扰导致电压电流波动，从而导致的误导通、误关断的情况，顿感电路能够对接通、关断电压进行限制，从而减小由于外界干扰，进而导致误导通、误关断的可能性。泄放电路则是能够在不需要延时电路工作时，消耗延时电路中的电能；
3.集成至少两路路多功能固体继电器电路，能够满足多路使用需求，并且集成设置能够减小整体体积。同时，本申请继电器不仅是能够实现可控通断，还集成了延时、隔离等功能；
4.通过设置上电路基片和下电路基片，将第一方面所述的电路的元器件装配在两个电路基片上，然后将两个电路基片装配在外壳内部，与相关技术中直接在外壳底部装配元器件在深腔键合的方式相比能够省去点胶头和键合劈刀移动的空间，从而使得超小型多功能固体继电器的体积更小。
附图说明
图1是本申请实施例多功能固体继电器电路的原理图。
图2是本申请实施例多功能固体继电器的结构示意图。
附图标记说明：1、钝感延时电路；11、泄放电路；12、延时电路；13、顿感电路；2、隔离电路；3、快速通断电路；4、外壳；5、盖板；6、上电路基片；7、下电路基片；8、隔离墙；9、引脚。
具体实施方式
以下结合附图1-2及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请实施例公开一种多功能固体继电器电路。参照图1，一种多功能固体继电器电路包括钝感延时电路1、隔离电路2和快速通断电路3，钝感延时电路1的输入端用于接收外部控制信号，钝感延时电路1的输出端连接于隔离电路2的输入端，隔离电路2的输出端连接于快速通断电路3，快速通断电路3的输出端用于连接被控部分。
钝感延时电路1的输入端包括输入端A+和输入端A-，钝感延时电路1包括泄放电路11、延时电路12和顿感电路13。泄放电路11包括电阻器R1；延时电路12包括电容器C1和电阻器R2；顿感电路13包括三极管V1和稳压二极管V2；隔离电路2包括光耦，图1中展示的隔离电路2为光耦内部元件组成。
电阻器R1的一端连接于输入端A+，电阻器R1的另一端连接于输入端A-，电容器C1的一端连接于输入端A+，电容器C1的另一端连接于电阻器R2，电阻器R2的另一端连接于输入端A-。三极管V1的发射极连接于输入端A+，三极管V1的基极连接于稳压二极管V2的阴极端，稳压二极管V2的阳极端连接于电容器C1和电阻器R2的连接点上，三极管V1的集电极连接于隔离电路2的输入端，即三极管V1的集电极连接于光耦的控制端，输入端A-也连接于光耦的控制端。
在控制部分输出控制信号后，会对电容器C1进行充电，直至将电容器C1充电至稳压二极管V2的击穿电压，此充电时间即为延时时间，充电时间能够通过改变电阻器R2的阻值和电容器C1的容值进行调整。顿感功能则是通过改变稳压二极管V2的击穿电压进行调整。在控制部分停止输出控制信号后，电容器C1中的电荷则能够通过电阻器R1进行泄放。
快速通断电路3包括三极管V5、三极管V6、电容器C2、电阻器R4、开关二极管V7和MOS管V8，光耦的输出端B2连接于快速通断电路3的输出端Q2，光耦的输出端B1连接于三极管V5的基极，三极管V5的集电极连接于开关二极管V7的阴极端，开关二极管V7的阳极端连接于快速通断电路3的输出端Q1，三极管V5的发射极连接于三极管V6的发射极，三极管V6的基极连接于三极管V5的基极，三极管V6的集电极连接于快速通断电路3的输出端Q2，电容器C2的一端连接于三极管V5的集电极，电容器C2的另一端连接于三极管V6的集电极，电阻器R4的一端连接于三极管V5的发射极，电阻器R4的另一端连接于MOS管V8的栅极，MOS管V8的源极连接于输出端Q2，MOS管V8的漏极连接于输出端Q1。
光耦输出驱动能力弱，在需要驱动MOS管时会导致导通时间长，所以本实施例中设计了快速通断电路3，从而补充驱动MOS管V8，以使MOS管V8能够快速导通。输出端Q1连接被控制部分的正极，输出端Q2连接被控制部分的负极，所以在光耦未输出时，即MOS管V8不导通时，电容器C2处于被充满电的状态，当光耦输出电压电流时，三极管V5导通，此时光耦会为MOS管V8的栅极充电，同时电容器C2也会为MOS管V8的栅极充电，从而实现MOS管V8的快速导通。当光耦停止输出电压电流后，MOS管V8栅极的寄生电容中的电荷则能够通过三极管V6进行快速泄放，以实现MOS管V8的快速断开。
本申请实施例一种多功能固体继电器电路的实施原理为：输入端A+和输入端A-用于连接外部控制部分，从而接收控制信号，然后利用电容器C1和电阻器R2组成的延时电路12实现延时功能，延时时间可以通过改变电阻器R2阻值和电容器C1的容值调整。顿感功能则是通过改变稳压二极管V2的击穿电压进行调整。延时电路12和顿感电路13在能够实现对应功能的前提下，实现了电路简化，从而减小占用空间。光耦则是起到隔离作用，避免强电压损坏控制部分。
光耦的输出驱动能力较弱，在驱动MOS管V8时会使MOS管V8的导通时间长，所以在此处设计了快速通断电路3，从而使MOS管V8能够快速导通与断开。
本申请实施例还公开一种超小型多功能固体继电器。参照图2，一种多功能固体继电器电路包括上述实施例中公开的一种多功能固体继电器电路，本实施例中，继电器内集成设置有十二路多功能固体继电器电路，还包括外壳4、盖板5、上电路基片6和下电路基片7，本实施例中外壳4为陶瓷材质，盖板5为金属材质，上电路基片6用于装配快速通断电路3中除MOS管V8的其他元件，下电路基片7用于装配钝感延时电路1。光耦包括两部分，一部分为用于产生光信号的发光二极管部分，另一部分为用于受光从而产生电信号的光伏芯片，发光二极管部分装配在下电路基片7上，光伏芯片装配在上电路基片6上。其中，上电路基片6、下电路基片7均设置走线、键合线，从而实现元器件、上电路基片6和下电路基片7电连接，实现对应功能。利用上述错层结构，起到了隔离的作用，同时减小继电器体积。上电路基片6、下电路基片7和外壳4通过导电胶粘结，盖板5和外壳4之间采用平行缝焊工艺进行密封。并且，将电路的元器件装配在两个电路基片上，在将两个电路基片装配在外壳4内，相较于相关技术中将元器件装配在外壳底部之后在进行深腔键合，能够省去点胶头和键合劈刀的移动空间，即省去为了生产而预留的空间，达到了缩减体积的目的。
本实施例继电器除了具备开关功能，还集成了顿感、延时、快速通断功能。并且集成十二路多功能固体继电器电路，相较于相关技术中继电器只集成最多四路电路，本实施例继电器能够减少继电器的使用，从而减少使用多个继电器时的间距，进一步节省空间。
在外壳4的内部设置有隔离墙8，隔离墙8用于将各路多功能固体继电器电路隔开。外壳4的外部设置有引脚9，引脚9与内部的电路连接，引脚9用于进行焊接，从而与外部的其他电路连接，从而使多功能继电器能够正常工作，外壳4上短边的引脚9之间的间距为1.27mm，外壳4上长边的引脚9之间的间距为2.54mm。
其中，输入端A-采用每三路共负设计。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，本说明书（包括摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
Claims (9)
1.一种多功能固体继电器电路，其特征在于：包括钝感延时电路（1）、隔离电路（2）和快速通断电路（3），所述钝感延时电路（1）的输入端用于接收外部控制信号，所述钝感延时电路（1）的输出端连接于所述隔离电路（2）的输入端，所述隔离电路（2）的输出端连接于所述快速通断电路（3）的输入端，所述快速通断电路（3）的输出端用于连接被控部分。
2.根据权利要求1所述的一种多功能固体继电器电路，其特征在于：所述钝感延时电路（1）包括泄放电路（11）、延时电路（12）和顿感电路（13），所述钝感延时电路（1）的输入端连接于所述泄放电路（11），所述泄放电路（11）连接于所述延时电路（12），所述延时电路（12）连接于所述顿感电路（13），所述顿感电路（13）连接于所述钝感延时电路（1）的输出端。
3.根据权利要求2所述的一种多功能固体继电器电路，其特征在于：所述延时电路（12）包括电容器C1和电阻器R2，所述电容器C1的一端连接于所述泄放电路（11），所述电容器C1的另一端连接于所述电阻器R2，所述电阻器R2的另一端连接于所述泄放电路（11）。
4.根据权利要求2或3所述的一种多功能固体继电器电路，其特征在于：所述顿感电路（13）包括三极管V1和稳压二极管V2，所述三极管V1的发射极连接于所述泄放电路（11），所述三极管V1的基极连接于所述稳压二极管V2的阴极端，所述稳压二极管V2的阳极端连接于所述延时电路（12），所述三极管V1的集电极连接于所述隔离电路（2）。
5.根据权利要求1所述的一种多功能固体继电器电路，其特征在于：所述快速通断电路（3）包括三极管V5、三极管V6、电容器C2、电阻器R4、开关二极管V7和MOS管V8，所述三极管V5的基极连接于所述快速通断电路（3）输入端，所述三极管V5的集电极连接于所述开关二极管V7的阴极端，所述开关二极管V7的阳极端连接于所述快速通断电路（3）的输出端，所述三极管V5的发射极连接于所述三极管V6的发射极，所述三极管V6的基极连接于所述三极管V5的基极，所述三极管V6的集电极连接于所述快速通断电路（3）的输出端，所述电容器C2的一端连接于所述三极管V5的集电极，所述电容器C2的另一端连接于所述三极管V6的集电极，所述电阻器R4的一端连接于所述三极管V5的发射极，所述电阻器R4的另一端连接于所述MOS管V8的栅极，所述MOS管V8的漏极连接于所述开关二极管V7的阳极端，所述MOS管V8的源极连接于所述三极管V6的集电极。
6.一种超小型多功能固体继电器，其特征在于：包括至少两路如权利要求1至5任一项所述一种多功能固体继电器电路，还包括外壳（4）、盖板（5），所述一种多功能固体继电器电路设置在所述外壳（4）内部，所述盖板（5）固定在所述外壳（4）上。
7.根据权利要求6所述的一种超小型多功能固体继电器，其特征在于：所述外壳（4）上远离所述盖板（5）的一面设置铜热沉。
8.根据权利要求6所述的一种超小型多功能固体继电器，其特征在于：所述外壳（4）与所述盖板（5）之间采用平行缝焊工艺密封。
9.根据权利要求6所述的一种超小型多功能固体继电器，其特征在于：还包括上电路基片（6）和下电路基片（7），所述上电路基片（6）和所述下电路基片（7）均设置在所述外壳（4）内部，所述上电路基片（6）位于所述下电路基片（7）上方。
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