CN117997319B - 一种耐高温的固态继电器 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种耐高温的固态继电器，涉及继电器技术领域，包括底板、开关元器件、PCB板、框体和顶盖；底板上表面与开关元器件相固定；框体与底板相固定；PCB板嵌入框体内；开关元器件与PCB板相连接；PCB板上设有输出大铜柱、输入大铜柱、输出控制信号小铜柱和输入控制信号小铜柱；四个铜柱的顶端均设有螺孔；顶盖位于框体上方，通过螺栓与PCB板相固定；还包括散热架，其与底板相固定；底板由第一耐高温材料制得；散热架、框体、PCB板和顶盖由第二耐高温材料制得。本发明提供的耐高温的固态继电器，能够解决现有技术无法在不同环境下解决因固态继电器发热而导致影响固态继电器工作的问题，实现固态继电器在缺少散热器时，可以继续保持稳定的工作状态。

Description

一种耐高温的固态继电器

技术领域

本发明涉及继电器技术领域，尤其涉及一种耐高温的固态继电器。

背景技术

固态继电器通常用于自动化的电路控制中，它具有令控制系统和被控制系统之间的互动的能力，在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。中国专利申请号为201820520610.8的专利公开了一种方形固态继电器，包括框体、面板、散热板、输出大铜柱、输入大铜柱、输出控制信号小铜柱、输入控制信号小铜柱。

当固态继电器工作时，由于固态继电器内部芯片的功率损耗高，固态继电器会产生大量的热量，固态继电器中采用的外壳会因为高温产生融化的风险，堆积的热量对固态继电器的工作性能也会产生影响。为此，通常固态继电器会与散热器配合使用，中国专利申请号为202223446342.5的专利公开了一种体积小散热快散热器，其与固态继电器配合使用，将固态继电器放置在安装板上，使固态继电器的散热底板与安装板相连接；当固态继电器工作时，产生的热量传递给固态继电器的散热底板进行散热，散热底板将吸收的热量传递给安装板，安装板将热量传递给散热器本体进行散热。该专利解决了固态继电器因在工作中会持续发热，导致固态继电器工作性能受到影响的问题，实现对发热的固态继电器进行有效散热。

但是固态继电器在不同的使用环境下，需要搭配不同型号的散热器，导致散热器型号多，无法在短时间内适配特定环境，无法有效解决因固态继电器发热而导致影响固态继电器工作的情况。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提供的一种耐高温的固态继电器，能够解决现有技术无法在不同环境下解决因固态继电器发热而导致影响固态继电器工作的问题，实现固态继电器在缺少散热器时，可以继续保持稳定的工作状态。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

本发明提供的一种耐高温的固态继电器，包括底板、开关元器件、PCB板、用于保护PCB板的框体和顶盖；

所述底板上表面与所述开关元器件相固定；所述框体与所述底板相固定；所述PCB板嵌入所述框体内；所述开关元器件与所述PCB板相连接；

所述PCB板上设有输出大铜柱、输入大铜柱、输出控制信号小铜柱和输入控制信号小铜柱；所述输出大铜柱与所述输入大铜柱在一侧并列放置，将其排布方向作为第一排布方向；所述输出控制信号小铜柱和所述输入控制信号小铜柱位于另一侧并列放置，将其排布方向作为第二排布方向；所述第一排布方向与所述第二排布方向相平行；所述输出大铜柱与所述输入控制信号小铜柱位于同一直线上；所述输入大铜柱与所述输出控制信号小铜柱位于同一直线上；所述输出大铜柱、输入大铜柱、输出控制信号小铜柱和输入控制信号小铜柱的顶端均设有螺孔；

所述顶盖位于所述框体上方；所述顶盖上开设有与所述输出大铜柱、输入大铜柱、输出控制信号小铜柱和输入控制信号小铜柱顶端螺孔相对应的固定孔；所述顶盖通过螺栓与所述PCB板相固定；

还包括散热架；

所述散热架与所述底板相固定；所述散热架位于所述PCB板的下方；

所述底板由第一耐高温材料制得；所述散热架、框体、PCB板和顶盖由第二耐高温材料制得。

本发明提供的耐高温的固态继电器，优选地，所述散热架包括封闭的围栏和栅栏；

所述围栏为凹形器皿；所述围栏固定于所述底板上；所述围栏底部开设有用于放置所述开关元器件的贯穿口；所述栅栏均匀分布在所述围栏的侧壁顶部；所述框体位于所述栅栏上方；

所述围栏上底面上设有四个支撑柱；所述围栏底面为矩形；四个所述支撑柱的分布方向与所述围栏底面的四个边角相同；所述支撑柱高于所述栅栏；所述PCB板上开设有与所述支撑柱位置对应的四个开孔；四个所述支撑柱位于四个所述开孔的正下方；四个所述支撑柱上开设有螺孔；所述支撑柱与所述PCB板通过螺栓相固定。

本发明提供的耐高温的固态继电器，优选地，所述第一耐高温材料为铝；所述底板由铝制得，其耐温范围可达200℃。

本发明提供的耐高温的固态继电器，优选地，所述第二耐高温材料为陶瓷；所述散热架、框体、PCB板和顶盖均由陶瓷制得，其耐温范围为200~300℃。

本发明提供的耐高温的固态继电器，优选地，所述开关元器件为碳化mos管；所述开关元器件的引脚与PCB板相连。

本发明提供的耐高温的固态继电器，优选地，所述底板上浇灌有耐高温的环氧树脂。

本发明提供的耐高温的固态继电器，优选地，所述PCB板上元器件焊接用锡的耐温范围为150~160℃。

上述技术方案具有如下优点或者有益效果：

本发明提供的耐高温的固态继电器，设置有散热架；散热架包括封闭的围栏和栅栏；所述栅栏均匀分布在所述围栏的侧壁顶部；所述框体位于所述栅栏上方；当固态继电器工作时，固态继电器内的开关元器件因控制高电压，开关元器件会产生热量，现有技术中的固态继电器通常将外壳设计盖合地紧闭，无法将固态继电器产生的热量及时从固态继电器内部排出，使固态继电器内部形成热量堆积，从而导致固态继电器无法继续工作，在固态继电器的侧面开设栅栏，在保证对固态继电器内部芯片保护的同时，也给予了固态继电器自身一定的散热能力，使固态继电器产生的热量不会发生堆积，从而导致固态继电器内的温度快速升高的情况。

本发明提供的耐高温的固态继电器，使用铝金属制得底板，底板上放置有开关元器件，开关元器件是在固态继电器内部的主要发热件，针对开关元器件的发热状况，将底板换成铝金属，使底板兼具耐热性和散热性；为了解决现有技术在缺少适配散热器的情况下，无法有效解决因固态继电器发热而导致影响固态继电器工作的问题，使固态继电器在具有一定散热能力后，可以维持在高温度下的工作能力，因此将固态继电器中的散热架、框体、PCB板和顶盖的制成材料更换为陶瓷，陶瓷的耐温范围为200~300℃，当固态继电器工作一段时间后，固态继电器产生的热量将会上升，经过散热架、框体、PCB板和顶盖，陶瓷制得的上述部件可以确保耐热后原有的性能。

本发明提供的耐高温的固态继电器，选用碳化mos管作为开关元器件，使用耐高温的环氧树脂使开关元器件固定于底板上；碳化mos管具有优秀的耐热性，其可以确保在自身持续发热下持续工作；耐高温的环氧树脂将发热的碳化mos管固定在底板上，同时将底板浇灌满环氧树脂，可以将碳化mos管产生的热量转移到环氧树脂上，大面积的环氧树脂可以协助散热架对发热的碳化mos管进行散热。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1是本发明实施例1提供的一种耐高温的固态继电器的结构示意图。

图2是本发明实施例1提供的一种耐高温的固态继电器的PCB板的结构示意图。

图3是本发明实施例1提供的一种耐高温的固态继电器的开关元器件与散热架的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步的说明，但是不作为本发明的限定。

实施例1：

如图1~3所示，本发明实施例1提供的一种耐高温的固态继电器，包括底板1、开关元器件2、PCB板3、用于保护PCB板的框体4和顶盖5；

底板1上表面与开关元器件2相固定；框体4与底板1相固定；PCB板3嵌入框体4内；开关元器件2与PCB板3相连接；

PCB板3上设有输出大铜柱31、输入大铜柱32、输出控制信号小铜柱33和输入控制信号小铜柱34；输出大铜柱31与输入大铜柱32在一侧并列放置，将其排布方向作为第一排布方向；输出控制信号小铜柱33和输入控制信号小铜柱34位于另一侧并列放置，将其排布方向作为第二排布方向；第一排布方向与第二排布方向相平行；输出大铜柱31与输入控制信号小铜柱34位于同一直线上；输入大铜柱32与输出控制信号小铜柱33位于同一直线上；输出大铜柱31、输入大铜柱32、输出控制信号小铜柱33和输入控制信号小铜柱34的顶端均设有螺孔；

顶盖5位于框体4上方；顶盖5上开设有与输出大铜柱31、输入大铜柱32、输出控制信号小铜柱33和输入控制信号小铜柱34顶端螺孔相对应的固定孔；顶盖5通过螺栓与PCB板3相固定；

还包括散热架6；散热架6与底板1相固定；散热架6位于PCB板3的下方；

底板1由第一耐高温材料制得；散热架6、框体4、PCB板3和顶盖5由第二耐高温材料制得。

在使用本发明实施例1提供的耐高温的固态继电器时，将固态继电器接入需要保护的电路中，当固态继电器中的开关元器件2发热时，紧贴于开关元器件2的底板1进行部分散热，开关元器件2散发的热量上升的过程中部分被散热架6排放至固态继电器外，另一部分热量继续上升，经过PCB板3和顶盖5，最终从顶盖5进行散温。

本发明实施例1提供的一种耐高温的固态继电器，设置有散热架6；当固态继电器工作时，固态继电器内的开关元器件2因控制高电压，开关元器件2会产生热量，现有技术中的固态继电器通常将外壳设计盖合地紧闭，无法将固态继电器产生的热量及时从固态继电器内部排出，使固态继电器内部形成热量堆积，从而导致固态继电器无法继续工作；散热架6给予固态继电器相对封闭空间一个开口，使堆积在固态继电器内的热量释放出来；

由于现有技术中固态继电器在不同的使用环境下，需要搭配不同型号的散热器，导致散热器型号多，且无法在短时间内设计出适配特定环境下的散热器；面对散热器多而杂以及无法有效解决因固态继电器发热而影响固态继电器工作的情况，通过使用第一耐高温材料制得底板1，使用第二耐高温材料制得散热架6、框体4、PCB板3和顶盖5的方式，使固态继电器具有耐高温性质；固态继电器内的底板1上放置有开关元器件2，开关元器件2是在固态继电器内部的主要发热件，针对开关元器件2的发热状况，使用第一耐高温材料，可以使底板1具有较好的耐热性，当开关元器件2发热时，使用第一耐高温材料制成的底板1可以近距离承受开关元器件2散发的较高的温度；当固态继电器工作一段时间后，固态继电器产生的热量将会上升，经过散热架6、框体4、PCB板3和顶盖5，将固态继电器中的散热架6、框体4、PCB板3和顶盖5的制成材料更换为第二耐高温材料，采用第二耐高温材料制得的上述部件可以确保热量上升后保持原有的功能性，有效解决了现有技术因固态继电器发热而影响固态继电器工作的问题；同时，具有耐热性质的固态继电器能够不使用散热器对其散热，并保持其原有的工作性能，解决了需要根据固态继电器的使用环境而特别设计散热架的问题，便于固态继电器的使用和安装。

本发明实施例1提供的一种耐高温的固态继电器，优选地，散热架6包括封闭的围栏61和栅栏62；

围栏61为凹形器皿；围栏61固定于底板1上；围栏61底部开设有用于放置开关元器件2的贯穿口611；栅栏62均匀分布在围栏61的侧壁顶部；框体4位于栅栏62上方；

围栏61上底面上设有四个支撑柱612；围栏61底面为矩形；四个支撑柱612的分布方向与围栏61底面的四个边角相同；支撑柱612高于栅栏62；PCB板3上开设有与支撑柱612位置对应的四个开孔；四个支撑柱612位于四个开孔的正下方；四个支撑柱612上开设有螺孔；支撑柱612与PCB板3通过螺栓相固定；

当固态继电器工作时，固态继电器内的开关元器件2因控制高电压，开关元器件2会产生热量，固态继电器持续工作会使其内部形成热量堆积，从而导致固态继电器无法继续工作，在固态继电器的侧面开设栅栏62，在保证对固态继电器内部芯片保护的同时，也给予了固态继电器自身一定的散热能力，使固态继电器产生的热量不会发生堆积，从而导致固态继电器内的温度快速升高的情况。

本发明实施例1提供的一种耐高温的固态继电器，优选地，第一耐高温材料为铝；底板1由铝制得，其耐温范围可达200℃；铝制底板1兼具耐热性和散热性，使固定于底板1上的开关元器件2通过底板1进行部分散热，并能够承受开关元器件2在工作时持续散发的高温。

本发明实施例1提供的一种耐高温的固态继电器，优选地，第二耐高温材料为陶瓷；散热架6、框体4、PCB板3和顶盖5均由陶瓷制得，其耐温范围为200~300℃；当固态继电器工作一段时间后，固态继电器产生的热量将会上升，经过散热架6、框体4、PCB板3和顶盖5，陶瓷具有较好的耐热性能，陶瓷制得的上述部件可以确保耐热后原有的性能。

本发明实施例1提供的一种耐高温的固态继电器，优选地，开关元器件2为碳化mos管；开关元器件2的引脚与PCB板3相连；碳化mos管具有优秀的耐热性，其可以确保在自身持续发热下持续工作。

本发明实施例1提供的一种耐高温的固态继电器，优选地，底板1上浇灌有耐高温的环氧树脂；耐高温的环氧树脂将发热的开关元器件2固定在底板1上，同时将底板1浇灌满环氧树脂，可以将开关元器件2产生的热量转移到环氧树脂上，大面积的环氧树脂可以协助散热架6对发热的开关元器件2进行散热。

本发明实施例1提供的一种耐高温的固态继电器，优选地，PCB板3上元器件焊接用锡的耐温范围为150~160℃；当固态继电器因持续工作使自身堆积热量后，部分热量会顺着空气上升，其经过PCB板3时，PCB板3上的元器件不会受高温而使元器件脱焊，从而导致固态继电器无法使用。

综上所述，本发明提供的一种耐高温的固态继电器，能够解决现有技术无法在不同环境下解决因固态继电器发热而导致影响固态继电器工作的问题，实现固态继电器在缺少散热器时，可以继续保持稳定的工作状态。

本领域技术人员应该理解，本领域技术人员结合现有技术以及上述实施例可以实现所述变化例，在此不予赘述。这样的变化例并不影响本发明的实质内容，在此不予赘述。

以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (3)

1.一种耐高温的固态继电器，包括底板、开关元器件、PCB板、用于保护PCB板的框体和顶盖；

所述底板上表面与所述开关元器件相固定；所述框体与所述底板相固定；所述PCB板嵌入所述框体内；所述开关元器件与所述PCB板相连接；

所述PCB板上设有输出大铜柱、输入大铜柱、输出控制信号小铜柱和输入控制信号小铜柱；所述输出大铜柱与所述输入大铜柱在一侧并列放置，将其排布方向作为第一排布方向；所述输出控制信号小铜柱和所述输入控制信号小铜柱位于另一侧并列放置，将其排布方向作为第二排布方向；所述第一排布方向与所述第二排布方向相平行；所述输出大铜柱与所述输入控制信号小铜柱位于同一直线上；所述输入大铜柱与所述输出控制信号小铜柱位于同一直线上；所述输出大铜柱、输入大铜柱、输出控制信号小铜柱和输入控制信号小铜柱的顶端均设有螺孔；

所述顶盖位于所述框体上方；所述顶盖上开设有与所述输出大铜柱、输入大铜柱、输出控制信号小铜柱和输入控制信号小铜柱顶端螺孔相对应的固定孔；所述顶盖通过螺栓与所述PCB板相固定；

其特征在于，还包括散热架；

所述散热架与所述底板相固定；所述散热架位于所述PCB板的下方；

所述底板由第一耐高温材料制得；所述第一耐高温材料为铝，其耐温范围可达200℃；所述散热架、所述框体、所述PCB板和所述顶盖由第二耐高温材料制得；所述第二耐高温材料为陶瓷，其耐温范围为200~300℃；

所述开关元器件为碳化mos管；所述开关元器件的引脚与所述PCB板相连；

所述底板上浇灌有耐高温的环氧树脂；所述开关元器件通过所述环氧树脂与所述底板相固定。

2.如权利要求1所述的耐高温的固态继电器，其特征在于，所述散热架包括封闭的围栏和栅栏；

所述围栏为凹形器皿；所述围栏固定于所述底板上；所述围栏底部开设有用于放置所述开关元器件的贯穿口；所述栅栏均匀分布在所述围栏的侧壁顶部；所述框体位于所述栅栏上方；

所述围栏上底面上设有四个支撑柱；所述围栏底面为矩形；四个所述支撑柱的分布方向与所述围栏底面的四个边角相同；所述支撑柱高于所述栅栏；所述PCB板上开设有与所述支撑柱位置对应的四个开孔；四个所述支撑柱位于四个所述开孔的正下方；四个所述支撑柱上开设有螺孔；所述支撑柱与所述PCB板通过螺栓相固定。

3.如权利要求1所述的耐高温的固态继电器，其特征在于，所述PCB板上元器件焊接用锡的耐温范围为150~160℃。