CN207559965U - 一种快速关断的直流固态继电器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及固态继电器领域。本实用新型公开了一种快速关断的直流固态继电器，包括关断吸收回路，关断吸收回路并联在直流固态继电器电路的正负输出端之间，关断吸收回路包括过压保护器件、二极管D5、P型开关管Q5、功率开关管T2和电阻R8‑R10，功率开关管T2为MOS管或IGBT管，过压保护器件与电阻R8串联后接在直流固态继电器电路的正输出端和负输出端之间，过压保护器件与电阻R8之间的节点正向串联二极管D5和电阻R9接功率开关管T2的控制端，功率开关管T2接在正输出端和负输出端之间，电阻R10接在功率开关管T2的控制端与输出端之间，P型开关管Q5的控制端接二极管D5的正端，P型开关管Q5的输入端接二极管D5的负端，P型开关管Q5的输出端接负输出端。
Description
技术领域
本实用新型属于固态继电器领域，具体地涉及一种快速关断的直流固态继电器。
背景技术
在用直流固态继电器控制直流感性负载的场合，当直流固态继电器导通时，电流通过感性负载，会产生一定的磁通量，产生的磁通量存储了一定的能量。当直流固态继电器关断时，感性负载的电流下降，此时感性负载会产生一个感应电动势，该感应电动势大小与电感量和电流的下降率有关。如果电流下降率很高，则会产生一个很高的感应电动势，这个感应电动势可能超过直流固态继电器最高限制电压，从而导致直流固态继电器因过压而损坏。
为了解决这个问题，通常的做法有两种：第一种是在负载端反并联一个续流二极管D1，如图1所示，续流二极管D1在直流固态继电器关断时，能为感性负载提供一个续流回路，避免产生很高的感应电动势；第二种在直流固态继电器输出两端并联压敏电阻或TVS二极管，如图2所示，压敏电阻或TVS二极管可以部分吸收感性负载产生的感应电动势，避免固态继电器应过压而损坏。
上述两种方式虽然解决了直流固态继电器因过压而损坏的问题，但是，第一种方式虽然由于二极管D1的续流作用，感性负载的电流下降缓慢，产生的感应电动势很低，然而由于电流下降率低，无法快速关断，导致在有些场合无法应用；而第二种方式虽然电流下降率很高，能够快速关断，但每次固态继电器关断时，压敏电阻或TVS二极管都将吸收一次能量，如果开关频率较高，则压敏电阻或TVS吸收的能量很高，这些能量会转化成热量，而压敏电阻或TVS二极管本身的散热性能一般，将很可能导致压敏电阻或TVS因过温而损坏。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种快速关断的直流固态继电器用以解决上述的问题。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种快速关断的直流固态继电器，包括关断吸收回路，所述关断吸收回路并联在直流固态继电器电路的正输出端和负输出端之间，所述关断吸收回路包括过压保护器件、二极管D5、P型开关管Q5、功率开关管T2、电阻R8、电阻R9和电阻R10，所述功率开关管T2为MOS管或IGBT管，所述过压保护器件与电阻R8串联后接在直流固态继电器电路的正输出端和负输出端之间，所述过压保护器件与电阻R8之间的节点正向串联二极管D5和电阻R9接功率开关管T2的控制端，所述功率开关管T2的输入端接直流固态继电器电路的正输出端，所述功率开关管T2的输出端接直流固态继电器电路的负输出端，所述电阻R10接在功率开关管T2的控制端与输出端之间，所述P型开关管Q5的控制端接二极管D5的正端，所述P型开关管Q5的输入端接二极管D5的负端，所述P型开关管Q5的输出端接直流固态继电器电路的负输出端。
进一步的，所述关断吸收回路还包括稳压二极管D6，所述稳压二极管D6的负端接功率开关管T2的控制端，所述稳压二极管D6的正端接功率开关管T2的输出端。
进一步的，所述过压保护器件为TVS二极管D4，所述TVS二极管D4的负端接直流固态继电器电路的正输出端，所述TVS二极管D4的负端串联电阻R8接直流固态继电器电路的负输出端。
进一步的，所述P型开关管Q5为PNP三极管，PNP三极管Q5的基极接二极管D5的正端，PNP三极管Q5的发射极接二极管D5的负端，PNP三极管Q5的集电极接直流固态继电器电路的负输出端。
进一步的，所述功率开关管T2与直流固态继电器的金属底板进行热接触，通过直流固态继电器的金属底板进行散热。
更进一步的，所述功率开关管T2与直流固态继电器的金属底板通过DCB板进行热接触。
本实用新型的有益技术效果：
本实用新型通过在直流固态继电器的两输出端之间并联关断吸收回路，可以在较高开关频率下控制感性负载，使感性负载的电流在直流继电器关断时短时间内下降到零，满足某些需要快速关断的感性负载的场合的要求，且能避免固态继电器因过压而损坏，关断吸收回路不会过温而损坏，可靠性高，使用寿命长。
附图说明
图1为负载反向并联一个续流二极管的电路示意图；
图2为直流固定继电器的两输出端并联压敏电阻或TVS的的电路示意图；
图3为本实用新型具体实施例的电路原理图。
具体实施方式
现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。
如图3所示，一种快速关断的直流固态继电器，包括现有的直流固态继电器电路1和关断吸收回路2，所述关断吸收回路2并联在直流固态继电器电路1的正输出端2+和负输出端1-之间，本具体实施例中，直流固态继电器电路1包括输入开关电路、光耦器件P1、控制电路和输出电路，输入开关电路包括NPN三极管Q1、NPN三极管Q2、电阻R1-R3和二极管D1，光耦器件P1为光敏二极管光耦器件，控制电路包括NPN三极管Q3、PNP三极管Q4、电阻R4-R7、二极管D3、稳压二极管D2和电容C1，输出电路包括功率开关管T1，具体电路连接关系可以详见图3，此不再细说。
当然，在其它实施例中，直流固态继电器电路1也可以是现有的其它直流固态继电器电路，具体可以参照现有技术，此是本领域技术人员可以轻易实现的，不再细说。
所述关断吸收回路2包括过压保护器件D4、二极管D5、P型开关管Q5、功率开关管T2、电阻R8、电阻R9和电阻R10，本具体实施例中，功率开关管T2为IGBT管，当然，在其它实施例中，功率开关管T2也可以是MOS管等。
本具体实施例中，所述过压保护器件D4为TVS二极管，当然，在其它实施例中，过压保护器件D4也可以是稳压二极管或压敏二极管等其它过压保护器件，此是本领域技术人员可以轻易实现的，不再细说。
TVS二极管D4与电阻R8串联后接在直流固态继电器电路1的正输出端2+和负输出端1-之间，直流固态继电器电路1的正输出端2+和负输出端1-接感性负载，具体的，TVS二极管D4的负端接直流固态继电器电路1的正输出端2+，TVS二极管D4的正端串联电阻R8接直流固态继电器电路1的负输出端1-。
TVS二极管D4与电阻R8之间的节点正向串联二极管D5和电阻R9接IGBT管T2的栅极(控制端)，所述IGBT管T2的漏极(输入端)接直流固态继电器电路1的正输出端2+，所述IGBT管T2的源极(输出端)接直流固态继电器电路1的负输出端1-，所述电阻R10接在IGBT管T2的栅极与源极之间，所述P型开关管Q5的控制端接二极管D5的正端，所述P型开关管Q5的输入端接二极管D5的负端，所述P型开关管Q5的输出端接直流固态继电器电路1的负输出端1-。
本具体实施例中，P型开关管Q5优选为PNP三极管，PNP三极管Q5的基极接二极管D5的正端，PNP三极管Q5的发射极接二极管D5的负端，PNP三极管Q5的集电极接直流固态继电器电路1的负输出端1-。当然，在其它实施例中，P型开关管Q5也可以是PMOS管等。
本具体实施例中，关断吸收回路2还包括稳压二极管D6，所述稳压二极管D6的负端接IGBT管T2的栅极，所述稳压二极管D6的正端接IGBT管T2的源极。
进一步的，本具体实施例中，IGBT管T2与直流固态继电器的金属底板(图中未示出)进行热接触，通过直流固态继电器的金属底板进行散热。具体的，所述IGBT管T2与直流固态继电器的金属底板可以通过DCB板(陶瓷基覆铜板)或其它高导热的绝缘片进行热接触。
当直流固态继电器关断时，感性负载产生感应电动势，当线路中的电压达到TVS二极管D4的击穿电压时，TVS二极管D4动作，使得IGBT管T2的栅极电压升高，直到IGBT管T2进入放大状态为止，部分电流通过IGBT管T2，适当地调节电流的下降率，从而降低了感性负载的逆变变压，把感应电动势钳制在一定的安全值内，避免固态继电器因过压而损坏。在此过程中，IGBT管T2也会产生一定的热量，这些热量可以通过直流固态继电器的金属底板散掉，不会发生过温而损坏。随着感性负载产生感应电动势降低，线路中的电压无法达到TVS二极管D4的击穿电压，TVS二极管D4不动作，PNP三极管Q5导通，将IGBT管T2的栅极的电流迅速放掉，IGBT管T2关闭。
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 (6)
1.一种快速关断的直流固态继电器，其特征在于：包括关断吸收回路，所述关断吸收回路并联在直流固态继电器电路的正输出端和负输出端之间，所述关断吸收回路包括过压保护器件、二极管D5、P型开关管Q5、功率开关管T2、电阻R8、电阻R9和电阻R10，所述功率开关管T2为MOS管或IGBT管，所述过压保护器件与电阻R8串联后接在直流固态继电器电路的正输出端和负输出端之间，所述过压保护器件与电阻R8之间的节点正向串联二极管D5和电阻R9接功率开关管T2的控制端，所述功率开关管T2的输入端接直流固态继电器电路的正输出端，所述功率开关管T2的输出端接直流固态继电器电路的负输出端，所述电阻R10接在功率开关管T2的控制端与输出端之间，所述P型开关管Q5的控制端接二极管D5的正端，所述P型开关管Q5的输入端接二极管D5的负端，所述P型开关管Q5的输出端接直流固态继电器电路的负输出端。
2.根据权利要求1所述的快速关断的直流固态继电器，其特征在于：所述关断吸收回路还包括稳压二极管D6，所述稳压二极管D6的负端接功率开关管T2的控制端，所述稳压二极管D6的正端接功率开关管T2的输出端。
3.根据权利要求1或2所述的快速关断的直流固态继电器，其特征在于：所述过压保护器件为TVS二极管D4，所述TVS二极管D4的负端接直流固态继电器电路的正输出端，所述TVS二极管D4的负端串联电阻R8接直流固态继电器电路的负输出端。
4.根据权利要求1或2所述的快速关断的直流固态继电器，其特征在于：所述P型开关管Q5为PNP三极管，PNP三极管Q5的基极接二极管D5的正端，PNP三极管Q5的发射极接二极管D5的负端，PNP三极管Q5的集电极接直流固态继电器电路的负输出端。
5.根据权利要求1或2所述的快速关断的直流固态继电器，其特征在于：所述功率开关管T2与直流固态继电器的金属底板进行热接触，通过直流固态继电器的金属底板进行散热。
6.根据权利要求5所述的快速关断的直流固态继电器，其特征在于：所述功率开关管T2与直流固态继电器的金属底板通过DCB板进行热接触。
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|---|---|---|---|---|
| CN108777573A (zh) * | 2018-09-04 | 2018-11-09 | 库顿电子科技（厦门）有限公司 | 一种交流固态继电器 |
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2017
- 2017-12-28 CN CN201721876030.4U patent/CN207559965U/zh active Active
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