CN203536930U - 一种过流保护固态继电器电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种过流保护固态继电器电路，包括固态继电器电路、过流控制电路、触发脉冲产生电路、输出过流取样电路；其中固态继电器电路为正向传输通道，其输入端连接控制逻辑电平输入源，输出端连接负载；过流控制电路、触发脉冲产生电路、输出过流取样电路依次连接构成反馈通道。其优点在于：负载短路关断时间≤10毫秒；负载短路保护时不产生电火花干扰；负载短路次数和短路时间不受限制；具有电路正常工作指示、负载过流故障指示以及手动复位功能；负载过流电流范围从1～500A可任意选择；电磁兼容性能好，对外无电磁干扰、本身抗干扰能力强；运行稳定、可靠，不影响系统的正常运行；使用元器件少、体积小、成本低、性价比高。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种固态继电器电路，特别涉及一种过流保护固态继电器电路。
背景技术
时至今日，在全球范围内，固态继电器的使用，远没有人们想象的那样广泛、普及。其主要原因就是使用的可靠性问题。在使用固态继电器的控制系统中，负载电路过载情况下,往往使构成固态继电器的主要元器件(如晶闸管等)损坏,从而使整个控制系统失灵。而目前采用的快速保险丝保护、空气开关保护等，由于其灵敏度、可靠性、可恢复便捷性等效果均欠佳。
实用新型内容
本发明的目的在于提供一种过流保护固态继电器电路（简称“OCP-SSR”），以解决现有技术中存在的技术问题。
为了实现本实用新型的目的，通过采用以下技术方案来实现：
一种过流保护固态继电器电路，包括固态继电器电路、过流控制电路、触发脉冲产生电路、输出过流取样电路；其中固态继电器电路为正向传输通道，其输入端连接控制逻辑电平输入源，输出端连接负载；输出过流取样电路、触发脉冲产生电路、过流控制电路依次连接构成反馈通道，反馈通道信号输入端连接固态继电器电路的输出端，反馈通道信号输出端连接固态继电器电路的输入端。
特别地，所述固态继电器电路采用初级单匝穿心式微型电流互感器作电流取样元件，将交流电流信号变换为低电平的交流电压信号。
特别地，所述触发脉冲产生电路中的产生、放大、隔离电路由双PC817反并联电路实现。
工作时，本实用新型电路能在固态继电器额定电流范围内,长时间稳定可靠地工作；当负载出现故障而导致负载电流升高至OCP-SSR设定的电流值时，OCP-SSR会自动关断负载电流，使固态继电器和工作系统进入安全保护状态；负载故障排除后，上电，OCP-SSR会自动恢复到正常工作状态。
本实用新型的有益效果在于：负载短路关断时间≤10毫秒；负载短路保护时不产生电火花干扰；负载短路次数和短路时间不受限制，固态继电器和被保护系统均完好无损；具有电路正常工作指示、负载过流故障指示以及手动复位功能；负载过流电流范围从1～500A可任意选择；正常运行时，电磁兼容性能好，对外无电磁干扰、本身抗干扰能力强；运行稳定、可靠，不影响系统的正常运行；使用元器件少、体积小、成本低、性价比高。
附图说明
图1是本实用新型过流保护固态继电器电路与输入信号源、负载的连接示意图。
图2是本实用新型过流保护固态继电器电路的结构示意框图。
图3是本实用新型单向晶闸管型实施例的电路原理图。
图4是本实用新型双向晶闸管型实施例的电路原理图。
其中，图1、图2的符号说明如下：
1、过流保护固态继电器电路，11、固态继电器电路，12、过流控制电路，13、触发脉冲产生电路，14、输出过流取样电路，2、控制逻辑电平输入源，3、负载。
具体实施方式
一种过流保护固态继电器电路1，包括固态继电器电路11、过流控制电路12、触发脉冲产生电路13、输出过流取样电路14；其中固态继电器电路11为正向传输通道，其输入端连接控制逻辑电平输入源2，输出端连接负载3；输出过流取样电路14、触发脉冲产生电路13、过流控制电路12依次连接构成反馈通道，反馈通道信号输入端连接固态继电器电路11的输出端，反馈通道信号输出端连接固态继电器电路11的输入端。
特别地，所述固态继电器电路11采用初级单匝穿心式微型电流互感器作电流取样元件，将交流电流信号变换为低电平的交流电压信号。
特别地，所述触发脉冲产生电路13中的产生、放大、隔离电路由双PC817反并联电路实现。
工作时，过流保护固态继电器能在其额定电流范围内,长时间稳定可靠地工作。当负载出现故障时，例如发生短路(或局部短路)，导致负载电流升高，当负载电流超过OCP-SSR额定电流（例如40A）的25%时（即50A），OCP-SSR立即自动关断负载电流，使固态继电器和工作系统进入安全保护状态；负载故障排除后，上电，OCP-SSR即自动恢复正常工作状态。
具体地，如图3、图4所示，分别为本实用新型单向、双向晶闸管型实施例的电路原理图。
图3、图4中，IC2、V2及R3、R4、R6、C1等元器件构成过流保护固态继电器电路的固态继电器电路部分，属于正向传输通道，其中LED1(G)是固态继电器电路正常工作指示灯；IC1、IC3、V1及R1、R2、R5、R7、电流互感器T1等元器件构成过流保护固态继电器电路的过流保护电路部分，属于反馈通道，即包括输出过流取样电路、触发脉冲产生电路和过流控制电路，LED2(R)是过流保护指示灯，过流保护时，LED2(R)发出红光；另外，电路供电电压为DC24V。
上述过流保护电路部分，具体地，其中电流互感器T1和电阻R7构成输出过流取样电路，其中R7实现电流互感器T1与光耦IC3间的阻抗匹配；光耦IC3、R5、R2构成触发脉冲产生电路，改变R5、R2的可调整触发脉冲的输出灵敏度和幅度；IC1、V1、R1等元器件构成过流控制电路。
当过流保护固态继电器在其额定电流范围内运行时，电流互感器T1输出交流电压幅度较小，不足以驱动IC3（反向并联的两光耦输入端）。此时，单向晶闸管V1因其G极无触发信号而截止，光耦IV1的输入发光二极管、输出光敏三极管均截止，固态继电器电路工作不受影响。输入逻辑高电平时，LED1(G)发绿光，指示固态继电器电路处于导通状态；晶闸管V2导通，负载得电而工作。输入逻辑低电平时，LED1(G)熄灭，指示固态继电器电路处于截止状态；晶闸管V2关断，负载失电而停止工作。
当负载出现过电流、短路或局部短路故障时,负载电流将达到（或超过）设定“过流值”, 电流互感器T1输出的交流电压幅度将达到（或超过）IC3输入端的阀值电压0.72V，光电耦合器IC3启动，输出一正脉冲，触发单向晶闸管V1导通，光耦IC1输入发光二极管因此而导通发光，输出光敏三极管饱和导通而关闭固态继电器电路，切断负载电流。同时，指示灯LED2(R)因V1导通而导通，发出红光，指示电路处于过流故障状态。
故障排除后，上电，固态继电器即恢复正常工作状态。
上述电路体现的特点有：
一、高精确、高稳定的微型电流取样元件。元星TA系列单匝穿心式微型电流互感器，采用坡莫合金或超微晶磁芯，具有精度高（0.1级-0.5级）、工作温度适应范围大（-25℃to+55℃，-40℃to+85℃）和体积小等特点。本过流保护固态继电器采用元星TA系列初级单匝穿心式微型电流互感器作电流取样元件，将交流电流信号变换为低电平的交流电压信号。实践表明，取样电压精确、稳定。
二、电路设计无管化。由晶体三极管的温度特性可知，晶体三极管是影响电路工作稳定性的主要因素。为此，全电路采用无三级管化设计，有效保证了过流保护固态继电器的长期工作稳定性。
三、独特的触发脉冲产生电路。触发脉冲产生、放大、隔离电路由双PC817反并联电路实现。R7是PC817与电流互感器T1的匹配电阻，R5为双PC817的输出端负载。调节R7和R5，可实现电流互感器T1输出最大采样电压，精确实现“过流点”设置、确保触发脉冲幅度。同时，PC817的光电隔离作用可吸收输出电路或负载的随机干扰。由于IC3两光耦输入端反向并联、输出端同向并联，使电路反应速度提高了一倍，过流保护反应时间缩短为一半，由20 ms 缩短为10ms。
四、光电隔离开关。用光耦IC1、IC2作为SSR的光电隔离开关输入电路，既可实现输入信号对固态继电器电路的可靠逻辑开关，又可隔离输入、输出端之间的杂波互扰。IC1、IC2、IC3三重光电隔离，可靠保证了固态继电器电路和反馈控制电路两部分电路既相互独立，又互为配合。
Claims (3)
1.一种过流保护固态继电器电路，其特征在于：包括固态继电器电路（11）、过流控制电路（12）、触发脉冲产生电路（13）、输出过流取样电路（14）；其中固态继电器电路（11）为正向传输通道，其输入端连接控制逻辑电平输入源（2），输出端连接负载（3）；输出过流取样电路（14）、触发脉冲产生电路（13）、过流控制电路（12）依次连接构成反馈通道，反馈通道信号输入端连接固态继电器电路（11）的输出端，反馈通道信号输出端连接固态继电器电路（11）的输入端。
2.如权利要求1所述的过流保护固态继电器电路，其特征在于：所述固态继电器电路（11）采用初级单匝穿心式微型电流互感器作电流取样元件，将交流电流信号变换为低电平的交流电压信号。
3.如权利要求1所述的过流保护固态继电器电路，其特征在于：所述触发脉冲产生电路（13）中的产生、放大、隔离电路由双PC817反并联电路实现。
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| CN201320697219.2U CN203536930U (zh) | 2013-11-07 | 2013-11-07 | 一种过流保护固态继电器电路 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109672139A (zh) * | 2018-11-29 | 2019-04-23 | 杭州电子科技大学 | 具有短路保护与宽电压控制的三相交流固态继电器电路 |
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2013
- 2013-11-07 CN CN201320697219.2U patent/CN203536930U/zh not_active Expired - Lifetime
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