CN204733146U - 一种单相智能固态继电器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于固态继电器领域，具体涉及一种通过脉冲检测的光电耦合器和逻辑电路实现输出电压和电流控制的单相智能固态继电器。本实用新型公开了一种单相智能固态继电器，它包括依次连接的输入电路、隔离电路（200）和输出电路（300），输出电路（300）的输出端连接负载，输入电路包括控制电路（101）、故障检测电路(102)和报警电路(103)，报警电路(103)与故障检测电路(102)电性连接，控制电路(101)分别连接故障检测电路(102)和隔离电路(200)。本实用新型功能完善，有高冲击电流能力、长寿命、成本低、体积小，整体上提升了单相固态继电器的应用可靠性。

Description

一种单相智能固态继电器

技术领域

本实用新型属于固态继电器领域，具体涉及一种通过脉冲检测的光电耦合器和逻辑电路实现输出电压和电流控制的单相智能固态继电器。

背景技术

固态继电器（Solid State Relay,缩写SSR），是由微电子电路，分立电子器件，电力电子功率器件组成的无触点开关。用隔离器件实现了控制端与负载端的隔离。固态继电器的输入端用微小的控制信号，达到直接驱动大电流负载。

参考专利文献CN201118537公开了一种大功率三相固态继电器，电隔离效果好，抗干扰能力强，性能可靠。参考专利文献CN202678932U 公开了一种缺相保护三相固态继电器，该三相固态继电器能检测到三相电源是否出现缺相故障，及时有效地将负载供电回路断开。但这些三相智能化的固态继电器结构复杂，成本高，且体积大。单相固态继电器在市场上比较空缺，单相固态继电器在重型工业负荷和一些高端的机器设备上，可替代三相固态继电器，单相固态继电器更可靠、安全、方便地实施控制。

实用新型内容

针对目前市场上缺乏单相智能固态继电器，本实用新型提出了一种通过脉冲检测的光电耦合器和逻辑电路实现电流和电压控制的单相智能固态继电器。本实用新型还包括故障诊断电路，若电路出现故障则指示灯亮。

本实用新型采用如下技术方案：

一种单相智能固态继电器，它包括依次连接的输入电路、隔离电路200和输出电路300，输出电路300的输出端连接负载；输入电路包括控制电路101、故障检测电路102和报警电路103，报警电路103与故障检测电路102电性连接，控制电路101分别连接故障检测电路102和隔离电路200；隔离电路200包括光电耦合器P3、光电耦合器P4，光电耦合器P3中的输入端正极接电源，光电耦合器P3中的输入端负极接光电耦合器P4的输入端正极，光电耦合器P4的输入端负极接控制电路101，光电耦合器P3、光电耦合器P4的输出端串联后接输出电路300；输出电路300包括单向可控硅T1、单向可控硅T2，单向可控硅T1、单向可控硅T2反向并联，作为串接至负载回路的开关。

进一步的，控制电路101包括三极管反向驱动单元和三极管同向驱动单元，三极管反向驱动单元的输入端作为控制电路101的控制输入端，三极管反向驱动单元的输出端和三极管同向驱动单元的输入端连接，三极管同向驱动单元的输出端分别与故障检测电路102和隔离电路200的输入端连接。

更一步的，控制电路101还包括发光单元，发光单元包括发光二极管D7、电阻R14和电阻R15，发光二极管D7的正极接电源，发光二极管D7的负极分别接电阻R14和电阻R15，电阻R15的另一端接地，电阻R14的另一端接三极管同向驱动单元的输出端。

进一步的，故障检测电路102包括光电耦合器P1、光电耦合器P2，异或非门IC1A、异或非门IC1B、异或非门IC1D，或门D5，异或非门IC1A的第一输入端和异或非门IC1B的第二输入端均经电阻R21与控制电路101连接；光电耦合器P1的输出端正极接电源，光电耦合器P1的输出端负极连接异或非门IC1A的第二输入端和经电阻R18接地，其两个输入端经电阻R22连接起来后接输出电路300的第一输入端；光电耦合器P2的输出端正极连接异或非门IC1B的第一输入端和经电阻R17接电源，光电耦合器P2的输出端负极接地，其第一输入端分别经分流电阻连接至输出电路300的第二输入端和经分压电阻连接至输出电路300的第一输出端，光电耦合器P2的第二输入端连接至输出电路300的第二输入端；异或非门IC1A的输出端与异或非门IC1B的输出端分别连接或门D5的两个输入端，或门D5的输出端经电阻R19连接至异或非门IC1D的第二输入端，异或非门IC1D的第一输入端接地；异或非门IC1D的输出端连接报警电路的输入端。

更进一步的，故障检测电路102还包括串联的发光二极管D6和电阻R12，发光二极管D6的正极和负极分别接电源和电阻R12的一端，电阻R12的另一端接异或非门IC1D的输出端。

进一步的，报警电路103为三极管驱动开关电路，三极管开关驱动电路的输入端与故障检测电路102的输出端连接，三极管开关驱动电路的输出端为报警输出端。

进一步的，输出电路300的末端并联一个保护电路，保护电路由电容C10串联电阻R37后并联过压保护器件MOV1构成。

进一步的，光电耦合器P3、光电耦合器P4是三端双向可控硅耦合器。

进一步的，光电耦合器P1、光电耦合器P2是无极性引线光电耦合器。

进一步的，或门D5为双向开关二极管。

本实用新型提出了一种单相智能固态继电器，隔离电路采用了两个脉冲检测的光电耦合器，故障检测电路用于检测本实用新型的负载是否正常，若电路中出现故障，则故障指示灯亮，且通过报警电路实现报警功能。本实用新型功能完善，有高冲击电流能力、长寿命、成本低、体积小，整体上提升了单相固态继电器的应用可靠性。

附图说明

图1是单相智能固态继电器的一个实施例的电路图；

图2是单相智能固态继电器的该实施例的控制电路图；

图3是单相智能固态继电器的该实施例的故障检测电路图和报警电路图；

图4是单相智能固态继电器的该实施例的隔离电路图；

图5是单相智能固态继电器的该实施例的输出电路图。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本实用新型提供有附图。这些附图为本实用新型揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本实用新型的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

参阅图1至图5所示，本实用新型优选一实施例的单相智能固态继电器，它包括输入电路、隔离电路200和输出电路300。其中，输入电路包括控制电路101、故障检测电路102和报警电路103，报警电路103与故障检测电路102电性连接，控制电路101分别连接故障检测电路102和隔离电路200，输出电路300接负载。

参阅图2所示，为该实施例的控制电路图，控制电路101中的稳压模块为电路提供稳压电源。控制接线端J1的端口1、端口3、端口5为公共端GND端，端口2为控制信号端，端口4为辅助电源端，端口6为报警输出端。该控制电路的控制信号为负触发信号，辅助电源端与外接电源连接。控制模块包括三极管Q1、三极管Q2，控制接线端J1的控制信号端接电阻R1的一端，其电阻R1的另一端接三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极与稳压模块相连，三极管Q1的基极和发射极之间并联有电容C1和电阻R2，电容C1和电阻R2起到保护三极管Q1的作用。三极管Q1的集电极经电阻R5连接至三极管Q2的基极，三极管Q2的基极经并联的电阻R6和电容C3后接地，三极管Q2的发射极接地。三极管Q2的集电极依次连接电阻R14和发光二极管D7后接电压Vcc，发光二极管D7的负极经电阻R15接地构成支路。稳压模块包括依次串联的电阻R3、电阻R4和稳压二极管D1，电阻R3接控制接线端J1的辅助电源端和三极管Q1的发射极，稳压二极管D1的负极经单向二极管D3输出稳定电压Vcc。电容C2接于单向二极管D3的负极和接地之间，保护电路。

参阅图3所示，为该实施例的故障检测电路图和报警电路图。故障检测电路102包括光电耦合器P1、光电耦合器P2，异或非门IC1A、异或非门IC1B、异或非门IC1C、异或非门IC1D，或门D4、或门D5。三极管Q2的集电极接异或非门IC1C的第二输入端，三极管Q2的集电极还经电阻R21接异或非门IC1C的第一输入端，异或非门IC1C的输出端接或门D4的输出端。异或非门IC1C的第一输入端分别接异或非门IC1A的第一输入端和异或非门IC1B的第二输入端，异或非门IC1C的第一输入端还经电容C6接地。光电耦合器P1的输出端正极接电压Vcc，输出端负极分别连接异或非门IC1A的第二输入端、经电阻R18接地和经电容C8接电压Vcc，光电耦合器P1的第一输入端经电阻R22与其第二输入端连接起来，电耦合器P1的第二输入端接输出电路300的第一输入端。光电耦合器P2的输出端正极分别连接异或非门IC1B的第一输入端、经电阻R17接电压Vcc和经电容C7接地，光电耦合器P2的输出端负极接地。光电耦合器P2的第一输入端经并联的分流电阻R35、电阻R36连接至输出电路300的第二输入端，光电耦合器P2的第一输入端还经串联的分压电阻R23、电阻R24连接至输出电路300的第一输出端；光电耦合器P2的第二输入端连接至输出电路300的第二输入端。异或非门IC1A的输出端与异或非门IC1B的输出端分别连接或门D5的两个输入端，或门D5输出端经电阻R19连接至异或非门IC1D的第二输入端。或门D5的输出端经电阻R20与异或非门IC1B的输出端连接，或门D4的两个输入端串联在一起后分别接异或非门IC1D的第二输入端和经电容C5接地。异或非门IC1D的第一输入端接地，IC1D的输出端连接报警电路的输入端，IC1D的输出端还经电阻R12和发光二极管D6连接至电压Vcc。

报警电路103包括三极管Q3、三极管Q4，异或非门IC1D的输出端经电阻R11连接至三极管Q4的基极，三极管Q4的集电极接电压Vcc，三极管Q4的发射极经电阻R10与三极管Q3的基极连接。三极管Q3的基极和发射极经电容C4连接在一起，三极管Q3的基极和发射极分别经电阻R9和电阻R8接地。三极管Q3的集电极经电阻R7连接至控制接线端J1的报警输出端，为保护电阻，三极管Q3的集电极与接地之间反向串接单向二极管D2。

参阅图4所示，为该实施例的隔离电路图，隔离电路200包括光电耦合器P3、光电耦合器P4。光电耦合器P3中的输入端正极接电压Vcc，光电耦合器P3中的输入端负极接光电耦合器P4的输入端正极，光电耦合器P4的输入端负极接控制电路101三极管Q2的集电极。光电耦合器P3的第一输出端和光电耦合器P4的第二输出端串联后接输出电路300，光电耦合器P3的第二输入端与故障检测电路102光电耦合器P1的第一输出端，光电耦合器P4的第一输入端连接至输出电路300的第二输入端。

参阅图5所示，为该实施例的输出电路图，输出电路300包括单向可控硅T1、单向可控硅T2、电阻R30、电阻R29、电感L1。单向可控硅T1、单向可控硅T2反向并联，作为串接至负载回路的开关，单向可控硅T1的门极和阴极之间连接有电阻R29，单向可控硅T2的门极和阴极之间连接有电阻R30，单向可控硅T2的门极与电阻R30的连接点作为输出电路300的第一输入端，单向可控硅T1的门极连接电感L1的一端，电感L1的另一端作为输出电路300的第二输入端。单向可控硅T2的阴极作为输出电路300的第一输出端，单向可控硅T2的阳极作为输出电路300的第二输出端。输出电路300的第一输入端和第二输入端之间串接电阻R31、电阻R32、电阻R33、电阻R34，隔离电路200的光电耦合器P3的第一输出端连接至电阻R32、电阻R33的连接点。

当控制接线端J1的辅助电源端施加24V电压时通过电阻R3、电阻R4两个限流电阻到一个稳压二极管D1，输出8.2V的稳压电压Vcc。同时，在控制接线端J1的控制信号端施加低电平的控制信号，经过限流电阻R1同时导通三极管Q1和三极管Q2。8.2V的电压Vcc串联发光二极管D7再经过阻值较小的限流电阻R14到三极管Q2的集电极，因三极管Q2的导通和三极管Q2的发射极接地，此时三极管Q2的集电极被拉低变为低电平，控制信号指示灯发光二极管D7此时为全亮状态。同时触发驱动隔离电路200光电耦合器P3、光电耦合器P4的输入端，从而触发光电耦合器P3、光电耦合器P4输出端和单向可控硅T1、单向可控硅T2导通，使输出电路300的输出端导通。当不加控制信号只加辅助电源，此时三极管Q1、三极管Q2截止，8.2V电压VCC串联发光二极管D7再经过限流电阻R14到三极管Q2的集电极，因三极管Q2的截止状态此处处于高电平，不能触发驱动隔离电路200光电耦合器P3、光电耦合器P4的输入端，光电耦合器P3、光电耦合器P4输出端和单向可控硅T1、单向可控硅T2不导通，使输出电路300的输出端不通。此时电流只能经电阻R15到地，因电阻R15阻值较大使发光二极管D7处于半亮状态。因此，根据发光二极管D7的全亮状态和半亮状态来判断是否有施加控制端信号。

当有控制信号和负载正常时，此时三极管Q2的集电极处于低电平一路连接电阻R13到光电耦合器P4的输入端负极，另一路连接至异或非门IC1C的第二输入端和经电阻R21到异或非门IC1C的第一输入端。稳态的电阻R21在没有加控制信号时异或非门IC1C的第一输入端是高电平，控制信号一通给电容C6充电，充满时因电容的保持作用还是在高电平的状态下维持，等电容C6放电放到低至2.5V时，异或非门IC1C的第一输入端变成低电平，连接至一个异或非门IC1A的第一输入端和另一个异或非门IC1B的第二输入端。负载正常状态光电耦合器P1输入端有触发信号，一直处于导通状态，因光电耦合器P1的输入触发信号一直有，大概10ms半个周波触发一次，因为电容C8的保持作用68ms的时间长，它的时间长远远大于它的触发周期，所以光电耦合器P1的输出端负极为高电平连接至一个异或非门IC1A的第二输入端。此时异或非门IC1A的第一输入端为低电平，第二输入端为高电平，因是数字逻辑电路的基本单元所以异或非门IC1A的输出端为低电平，连接至或门D5的其中一个输入端，或门 D5的输出端连接到异或非门IC1D的第二输入端。当负载正常时光电耦合器P3、光电耦合器P4有导通情况下，光电耦合器P2输入端无触发信号，光电耦合器P2处于不导通状态，光电耦合器P2不导通的情况下光电耦合器P2输出端正极是高电平，连接至异或非门IC1B的第一输入端。此时异或非门IC1B的第二输入端为低电平，第一输入端为高电平，故异或非门IC1B的输出端为低电平连接至或门D5的另一个输入端。由于或门D5的两个输入端均为低电平，故或门D5的输出端为低电平连接到异或非门IC1D的第二输入端。异或非门IC1D的第一输入端接地为低电平，因是数字逻辑电路的基本单元所以异或非门IC1D的输出端为高电平。此时因异或非门IC1D的输出端为高电平与发光二极管D6连接不能构成一个回路，所以发光二极管D6故障指示灯不会亮，三极管Q4不导通同时三极管Q3也不导通，此时控制接线端J1的报警输出端为低电平。

当光电耦合器P2输入端有电压，光电耦合器P2的输出端正极为低电平；光电耦合器P2输入端没有电压，光电耦合器P2的输出端正极为高电平。当负载不正常时光电耦合器P3、光电耦合器P4不导通情况下时，此时光电耦合器P2输入端有触发信号，大概10ms半个周波触发一次，光电耦合器P2有触发导通后，光电耦合器P2的输出端正极是低电平。光电耦合器P2的输出端正极连接至异或非门IC1B的第一输入端。此时异或非门IC1B的第二输入端为低电平，第一输入端为低电平，所以异或非门IC1B的输出端为高电平，连接至或门D5的另一个输入端为高电平。则或门D5的输出端为高电平，异或非门IC1D的第二输入端也为高电平，其第一输入端为低电平，故异或非门IC1D的其输出端为低电平，与发光二极管D6连接构成一个回路，发光二极管D6亮，三极管Q4和Q3导通，控制接线端J1的报警输出端为高电平。

当有控制信号没有负载电压时，当没有负载电压时单向可控硅T1、单向可控硅T2没有触发，光电耦合器P3、光电耦合器P4输出端没有电压，光电耦合器P1就没有检测到触发信号，光电耦合器P1不导通使光电耦合器P1的输出端负极为低电平连接至异或非门IC1A的第二输入端同为低电平。有加控制信号时异或非门IC1C的第一输入端为低电平连接至一个异或非门IC1A的第一输入端和异或非门IC1B的第二输入端同为低电平，此时异或非门IC1A的第一输入端为低电平，异或非门IC1A的第二输入端也为低电平，因是数字逻辑电路的基本单元所以IC1A的输出端为高电平。而光电耦合器P2因负载没有电压，此时光电耦合器P2处于不工作状态，光电耦合器P2不导通使光电耦合器P2的输出端正极为高电平连接至异或非门IC1B的第一输入端同为高电平，异或非IC1B的第二输入端为低电平。因是数字逻辑电路的基本单元所以异或非IC1B的输出端为低电平。此时异或D5具有“或”逻辑关系的电路，只要输入中有一个输入端为高电平时，输出端就为高电平，因异或非门IC1A的输出端为高电平连接或门D5的一个输入端所以其输出端导通也为高电平，连接电容C5充电，充满后异或非门IC1D的第二输入端为高电平，其第一输入端为低电平，所以异或非门IC1D的输出端为低电平，连接发光二极管D6构成一个回路，此时发光二极管D6故障指示灯点亮，三极管Q4导通同时三极管Q3也导通，此时控制端J1的报警输出端为高电平。当控制电压撤离重新开启时，电容C5的残留电压通过或门D4强制放电，所以刚启动时会自动复位下发光二极管D6故障指示灯会出现闪一下又灭掉的状态。

当单向可控硅T1、单向可控硅T2短路时，光电耦合器P3、光电耦合器P4输出端没有电压就是相当于没有光电耦合器P1、光电耦合器P2的触发信号。当有加控制信号时异或非门IC1C的第一输入端为低电平连接至异或非门IC1A的第一输入端和异或非门IC1B的第二输入端同为低电平。光电耦合器P3、光电耦合器P4输出端没有电压，光电耦合器P1就没有检测到触发信号，光电耦合器P1不导通使光电耦合器P1的输出端负极为低电平连接至异或非门IC1A的第二输入端同为低电平，此时异或非门IC1A的第一输入端为低电平，所以异或非门IC1A的输出端为高电平。而光电耦合器P3、光电耦合器P4输出端没有电压，因单向可控硅T1、单向可控硅T2短路使光电耦合器P2处于不工作状态，光电耦合器P2不导通使光电耦合器P2没有检测到触发信号，此时光电耦合器P2的输出端正极为高电平连接至异或非门IC1B的第一输入端同为高电平，异或非门IC1B的第二输入端为低电平，所以异或非门IC1B的输出端为低电平。或门D5的输出端为高电平，连接至异或非门IC1D的第二输入端为高电平，其第一输入端为低电平，所以异或非门IC1D的输出端为低电平，连接发光二极管D6构成一个回路，此时发光二极管D6故障指示灯点亮。同时控制接线端J1的报警输出端。

当单向可控硅T1、单向可控硅T2短路且没有加控制信号时，异或非门IC1C的第一输入端为高电平连接至异或非门IC1A的第一输入端和异或非门IC1B的第二输入端同为高电平。光电耦合器P1不导通使其输出端负极为低电平连接至异或非门IC1A的第二输入端同为低电平，此时异或非门IC1A的第一输入端为高电平，所以异或非门IC1A的输出端为低电平。光电耦合器P2因单向可控硅T1、单向可控硅T2短路光电耦合器P2处于不工作状态，光电耦合器P2不导通使光电耦合器P2就没有检测到触发信号，光电耦合器P2不导通使光电耦合器P2的输出端正极为高电平连接至异或非门IC1B的第一输入端同为高电平，异或非门IC1B的第二输入端也为高电平,所以异或非门IC1B的输出端为高电平连接或门D5的一个输入端。只要或门D5的输入端中有一个为高电平时，输出端导通也为高电平，连接电容C5充电充满后异或非门IC1D的第二输入端为高电平，异或非门IC1D的第一输入端接地为低电平，所以异或非门IC1D的输出端为低电平与发光二极管D6连接构成一个回路，此时发光二极管D6故障指示灯点亮，三极管Q4导通同时三极管Q3也导通，此时控制接线端J1的报警输出端为高电平。

当单向可控硅T1、单向可控硅T2开路时，有加控制信号时异或非门IC1C的第一输入端为低电平连接至异或非门IC1A的第一输入端和异或非门IC1B第二输入端同为低电平，光电耦合器P3、光电耦合器P4输出端有电压光电耦合器P1检测到有触发信号，光电耦合器P1导通使光电耦合器P1的输出端负极为高电平连接至异或非门IC1A的第二输入端同为高电平，此时异或非门IC1A的第一输入端为低电平，所以异或非门IC1A的输出端为低电平。光电耦合器P3、光电耦合器P4输出端有电压，因单向可控硅T1、单向可控硅T2开路电流无法形成回路，此时电流经过分压电阻R23、电阻R24流过连接到光电耦合器P2第一输入端和分流电阻R35、电阻R36再到负载形成回路，使光电耦合器P2有检测到触发信号，光电耦合器P2导通，其光电耦合器P2的输出端正极为低电平连接至异或非门IC1B的第一输入端同为低电平，异或非门IC1B的第二输入端也为低电平，所以异或非门IC1B的输出端为高电平连接或门D5，或门D5的两个输入端只要其中有一个输入端为高电平时，输出端导通也为高电平，再连接电容C5充电充满后异或非门IC1D的第二输入端为高电平，其第一输入端接地为低电平，所以异或非门IC1D的输出端为低电平，连接发光二极管D6构成一个回路，此时发光二极管D6故障指示灯点亮，三极管Q4导通同时三极管Q3也导通，此时控制端J1的报警输出端为高电平。

当只加辅助电源信号没有加控制信号时，光电耦合器P3、光电耦合器P4输出没有触发，单向可控硅T1、单向可控硅T2处于不工作状态，电路会进入自诊断状态。当负载正常时因没有加控制信号单向可控硅T1、单向可控硅T2不触发无法工作，没有控制信号光电耦合器P3、光电耦合器P4输出端没有电压，光电耦合器P1没有检测到触发信号，光电耦合器P1不导通使光电耦合器P1的输出端负极为低电平连接至异或非门IC1A的第二输入端为低电平，没有控制信号异或非门IC1C的第一输入端为高电平连接至异或非门IC1A的第一输入端和异或非门IC1B第二输入端同为高电平，异或非门IC1A的第二输入端为低电平，此时异或非门IC1A的输出端为低电平。而负载电流只能从分压电阻R23、电阻R24流过连接到光电耦合器P2第一输入端和分流电阻R35、电阻R36再到负载形成回路，此时P2光电耦合器输入端检测到有电压光电耦合器P2触发导通。在导通情况下使光电耦合器P2的输出端正极为低电平连接至异或非门IC1B的第一输入端同为低电平，因没有加控制信号时异或非门IC1C的第一输入端为高电平连接至异或非门IC1B的第二输入端同为高电平，所以异或非门IC1B的输出端为低电平。或门D5的两个输入端均为低电平，其输出端也为低电平，所以异或非门IC1D的第二输入端为低电平，其第一输入端接地为低电平，所以异或非门IC1D的输出端为高电平。此时因异或非门IC1D的输出端为高电平与发光二极管D6连接不能构成一个回路，所以发光二极管D6故障指示灯不会亮，三极管Q4不导通同时三极管Q3也不导通，此时控制端J1的报警输出端为低电平。

当负载电压低于规定的额定负载电压范围的最低工作电压时，电流经过电阻R23、电阻R24分压和电阻R35、电阻R36分流作用后的电流小于光电耦合器P2的触发电流无法触发光电耦合器P2。此处的分流电阻R35、电阻R36并联阻值大小是决定低于规定额定负载电压范围的最低工作电压，电阻R35、电阻R36并联后阻值越大负载电压范围的最低工作电压越高，阻值越小负载电压范围的最低工作电压越低。因电流太小无法触发光电耦合器P2，不导通使光电耦合器P2的输出端正极为高电平连接至异或非门IC1B的第一输入端同为高电平；因没有加控制信号时异或非门IC1C的第一输入端为高电平连接至异或非门IC1B第二输入端同为高电平，所以异或非门IC1B的输出端为高电平，连接或门D5其中一个输入端为高电平同时输出端导通也为高电平，连接电容C5充电，充满后异或非门IC1D的第二输入端为高电平，第一输入端接地为低电平，所以异或非门IC1D的输出端为低电平，连接发光二极管D6构成一个回路，此时发光二极管D6故障指示灯点亮，三极管Q4导通同时三极管Q3也导通，此时控制端J1的报警输出端为高电平。

该实施例的光电耦合器P3、光电耦合器P4为三端双向可控硅耦合器，内部输入侧连接发光二极管，输出侧连接双向可控硅，输入输出通过光隔离，耐压可达到4kV以上，当光电耦合器输入侧发光二极管的电流达到触发阈值时，光电耦合器输出侧导通，触发输出连接的双向可控硅导通，实现输出的通断功能。

需要说明的是，该实施例的光电耦合器P1、光电耦合器P2采用无极性引线光电耦合器，或门D4、或门D5为双向开关二极管。

由电阻R37和电容C10组成的RC电路并联在输出电路300的输出端。RC电路能够降低可控硅两端的电压变化率dv/dt，防止可控硅因过高的dv/dt而误触发导通。

输出电路300的过压保护电路由MOV1(如压敏电阻)组成，并联在输出器件单向可控硅的两端。当单向可控硅T1、单向可控硅T2两端出现瞬时浪涌电压时，过压保护器件MOV1会被触发导通，在自身电流允许的范围内旁路瞬时浪涌电压，防止单向可控硅T1、单向可控硅T2被过电压误触发导通。

由以上说明可知，本实用新型的一种单相智能固态继电器功能完善有高冲击电流能力、长寿命、成本低、体积小，整体上提升了产品的应用可靠性。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种单相智能固态继电器，它包括依次连接的输入电路、隔离电路（200）和输出电路（300），输出电路（300）的输出端连接负载，其特征在于：

所述输入电路包括控制电路（101）、故障检测电路（102）和报警电路（103），报警电路（103）与故障检测电路（102）电性连接，控制电路(101)分别连接故障检测电路（102）和隔离电路（200）；

所述隔离电路（200）包括光电耦合器P3、光电耦合器P4，光电耦合器P3中的输入端正极接电源，光电耦合器P3中的输入端负极接光电耦合器P4的输入端正极，光电耦合器P4的输入端负极接控制电路(101)，光电耦合器P3、光电耦合器P4的输出端串联后接输出电路（300）；

所述输出电路（300）包括单向可控硅T1、单向可控硅T2，单向可控硅T1、单向可控硅T2反向并联，作为串接至负载回路的开关。

2.如权利要求1所述的单相智能固态继电器，其特征在于：所述控制电路（101）包括三极管反向驱动单元和三极管同向驱动单元，三极管反向驱动单元的输入端作为控制电路（101）的控制输入端，三极管反向驱动单元的输出端和三极管同向驱动单元的输入端连接，三极管同向驱动单元的输出端分别与故障检测电路（102）和隔离电路（200）的输入端连接

。

3.如权利要求2所述的单相智能固态继电器，其特征在于：所述控制电路（101）还包括发光单元，所述发光单元包括发光二极管D7、电阻R14和电阻R15，所述发光二极管D7的正极接电源，发光二极管D7的负极分别接电阻R14和电阻R15，电阻R15的另一端接地，电阻R14的另一端接三极管同向驱动单元的输出端。

4. 如权利要求1所述的单相智能固态继电器，其特征在于：所述故障检测电路（102）包括光电耦合器P1、光电耦合器P2，异或非门IC1A、异或非门IC1B、异或非门IC1D，或门D5，异或非门IC1A的第一输入端和异或非门IC1B的第二输入端均经电阻R21与控制电路（101）连接；光电耦合器P1的输出端正极接电源，光电耦合器P1的输出端负极连接异或非门IC1A的第二输入端和经电阻R18接地，其两个输入端经电阻R22连接起来后接输出电路（300）的第一输入端；光电耦合器P2的输出端正极连接异或非门IC1B的第一输入端和经电阻R17接电源，光电耦合器P2的输出端负极接地，其第一输入端分别经分流电阻连接至输出电路（300）的第二输入端和经分压电阻连接至输出电路（300）的第一输出端，光电耦合器P2的第二输入端连接至输出电路（300）的第二输入端；异或非门IC1A的输出端与异或非门IC1B的输出端分别连接或门D5的两个输入端，或门D5的输出端经电阻R19连接至异或非门IC1D的第二输入端，异或非门IC1D的第一输入端接地，异或非门IC1D的输出端连接报警电路的输入端。

5.如权利要求3或4所述的单相智能固态继电器，其特征在于：所述故障检测电路（102）还包括串联的发光二极管D6和电阻R12，发光二极管D6的正极和负极分别接电源和电阻R12的一端，电阻R12的另一端接异或非门IC1D的输出端。

6.如权利要求1所述的单相智能固态继电器，其特征在于：所述报警电路（103）为三极管驱动开关电路，三极管开关驱动电路的输入端与故障检测电路（102）的输出端连接，三极管开关驱动电路的输出端为报警输出端。

7. 如权利要求1所述的单相智能固态继电器，其特征在于：所述输出电路（300）的末端并联一个保护电路，所述保护电路由电容C10串联电阻R37后并联过压保护器件MOV1构成。

8.如权利要求1所述的单相智能固态继电器，其特征在于：所述光电耦合器P3、光电耦合器P4是三端双向可控硅耦合器。

9.如权利要求4所述的单相智能固态继电器，其特征在于：所述光电耦合器P1、光电耦合器P2是无极性引线光电耦合器。

10.如权利要求4所述的单相智能固态继电器，其特征在于：所述或门D5为双向开关二极管。