CN210380795U

CN210380795U - 一种大功率高压固体继电器

Info

Publication number: CN210380795U
Application number: CN201921153057.XU
Authority: CN
Inventors: 罗康; 张超群; 杨林; 刘理想; 郭建章; 余正强
Original assignee: Guizhou Zhenhua Qunying Electric Appliance Co Ltd(state-Owned No891 Factory)
Current assignee: Guizhou Zhenhua Qunying Electric Appliance Co Ltd(state-Owned No891 Factory)
Priority date: 2019-07-22
Filing date: 2019-07-22
Publication date: 2020-04-21
Anticipated expiration: 2029-07-22

Abstract

本实用新型公开了一种大功率高压固体继电器。本实用新型设置有三极管V2和V3形成快速电路缩短开关时间，降低自身功耗，设置三只高压大功率场效应管并联，提升产品负载能力、降低自身功耗；场效应管焊在DBC板上，DBC板紧贴底座，散热较好。

Description

一种大功率高压固体继电器

技术领域

本实用新型涉及一种大功率高压固体继电器，特别是一种大功率高压固体继电器。

背景技术

继电器(英文名称：relay)是一种电控制器件，是当输入量(激励量) 的变化达到规定要求时，在电气输出电路中使被控量发生预定的阶跃变化的一种电器。它具有控制系统(又称输入回路)和被控制系统(又称输出回路) 之间的互动关系。通常应用于自动化的控制电路中，它实际上是用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。继电器按负载分类有：1)微功率继电器；2)弱功率继电器；3)中功率继电器；4)大功率继电器。

但是现有的大功率固体继电器使用过程中，仍然存在一些问题：开关速度慢，产品的负载能力不强，自身功耗较大和场效应管散热较差的问题。

发明内容

本实用新型的目的在于，提供一种大功率高压固体继电器。其具有开关速度快，负载能力强，自身功耗小和场效应管散热较好的优点。

本实用新型的技术方案：一种大功率高压固体继电器，包括输入电路，输入电路通过变压器和输出电路隔离耦合；所述输出电路的输出正极连接电阻八以及场效应管一、场效应管二和场效应管三的漏极，电阻八串联电阻七和电阻六，电阻六连接二极管三的正极，二极管三的负极连接电容四的一端和三极管二的集电极，三极管二的基极连接二极管二的负极、电阻四的一端和三极管三的基极，二极管二的正极连接变压器输出的一端，变压器输出的另一端连接电阻四的另一端、三极管三的集电极、电容四的另一端、稳压管的阳极、场效应管一的源极、场效应管二的源极、场效应管三的源极和输出负极，三极管二的发射极连接三极管三的发射极、稳压管的阴极、电阻九的一端、电阻十的一端和电阻十一的一端，电阻九的另一端连接场效应管一的栅极，电阻十的另一端连接场效应管二的栅极，电阻十一的另一端连接场效应管三的栅极。

前述的大功率高压固体继电器中，所述输入电路的输入正极连接电阻一的一端、电容一的一端和变压器输入的一端，电阻一的另一端连接电阻二的一端、电容一的另一端、电容二的一端和三极管一的基极，变压器输入的另一端连接三极管一的集电极和电容三的一端，电容三的另一端连接三极管一的发射极、电容二的另一端和电阻三的一端，电阻三的另一端连接电阻二的另一端和电阻五的一端，电阻五的另一端连接二极管一的正极，二极管一的负极连接输入负极。

前述的大功率高压固体继电器中，所述场效应管一、场效应管二和场效应管三的漏极-源极击穿电压V_(BR)DSS最小值至少为650Vd.c。

前述的大功率高压固体继电器中，所述场效应管一、场效应管二和场效应管三的漏极直流电流I_D大于100A。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：

1、本实用新型的开关时间小于5μs。本实用新型大功率场效应管的输入电容较大，采用常规变压器启动，由于变压器输出阻抗较大，输出电流小，为场效应管栅源极充电到阈值电压的时间较长，导致场效应管开通时间较长。采用快速驱动电路，三极管V2具有电流放大作用，可加快充电时间，驱动场效应管快速导通。同时电阻器R4、三极管V3组成快速泄放电路，以减小继电器的关断时间。当输入电压Vi＝0之后，场效应管的栅源电容通过三极管V3的EB结、电阻器R4放电，产生三极管V3的基极电流，经三极管 V3放大，产生集电极电流，加速栅源电容泄放，栅源电压很快下降为零，场效应管截止。本方法实现开关时间均小于5μs。

2、本实用新型的负载电压可达450Vd.c。本实用新型的选取场效应管的漏极-源极击穿电压V_(BR)DSS最小值达650Vd.c，输出端导体间采用玻璃、陶瓷绝缘，使导体最小间距大于2mm，保证了负载电压达450Vd.c不击穿。

3、本实用新型的负载电流达100A。本实用新型采用三只漏极直流电源 I_D大于100A的场效应管并联设计，提升负载电流能力；场效应管RDS(on) 小于15mΩ，大大降低功耗，场效应管温升降低。

4、本实用新型场效应管直接焊接在DBC板上，DBC板焊接底座上，散热较好，防止元器件被烧毁，提高使用寿命。

5、本实用新型设计的二极管D3可防止输出端电源极性接反烧毁内部电路；电阻器R6、R7和R8起到限流降压作用。

综上所述：本实用新型具有开关速度快，负载能力强，自身功耗小和场效应管散热较好的优点。此外本实用新型选取的电子元器件较小，整体结构紧凑，负载体积比有所提升。

附图说明

图1是本继电器的电路原理图；

图2是本继电器的的结构示意图。

附图中的标记为：1-底座，2-场效应管，3-DBC板，4-快速驱动电路， 5-盖板，6-输入正极，7-输入负极，8-输出正极，9-输出负极。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明，但并不作为对本实用新型限制的依据。

实施例。一种大功率高压固体继电器，构成如图2所示，电路原理如图 1所示，包括输入电路，输入电路通过变压器T1和输出电路隔离耦合；所述输出电路的输出正极OUT+连接电阻八R8以及场效应管一V4、场效应管二V5 和场效应管三V6的漏极，电阻八R8串联电阻七R7和电阻六R6，电阻六R6 连接二极管三D3的正极，二极管三D3的负极连接电容四C4的一端和三极管二V2的集电极，三极管二V2的基极连接二极管二D2的负极、电阻四R4 的一端和三极管三V3的基极，二极管二D2的正极连接变压器T1输出的一端，变压器T1输出的另一端连接电阻四R4的另一端、三极管三V3的集电极、电容四C4的另一端、稳压管D4的阳极、场效应管一V4的源极、场效应管二V5的源极、场效应管三V6的源极和输出负极OUT-，三极管二V2的发射极连接三极管三V3的发射极、稳压管D4的阴极、电阻九R9的一端、电阻十R10的一端和电阻十一R11的一端，电阻九R9的另一端连接场效应管一V4的栅极，电阻十R10的另一端连接场效应管二V5的栅极，电阻十一 R11的另一端连接场效应管三V6的栅极。

本实用新型的工作原理：本继电器使用时，在输入端施加工作电压，T1 变压器输出高频信号，高频信号经二极管D2、三极管V2驱动场效应管V4、 V5、V6导通，从而切换外部电路。场效应管内部存在栅源电容，栅源电压达到阈值需要一定充电时间，电流越大，充电时间越短，三极管V2具有电流放大作用，可加快充电时间，驱动场效应管快速导通。R4、V3组成快速泄放电路，以减小继电器的关断时间。当输入电压Vi＝0之后，驱动场效应管的栅源电容通过V3的EB结、R4放电，产生V3的基极电流，经V3放大，产生集电极电流，加速栅源电容泄放，栅源电压很快下降为零，场效应管截止。

所述输入电路的输入正极IN+连接电阻一R1的一端、电容一C1的一端和变压器T1的输入一端，电阻一R1的另一端连接电阻二R2的一端、电容一C1的另一端、电容二C2的一端和三极管一V1的基极，变压器T1输入的另一端连接三极管一V1的集电极和电容三C3的一端，电容三C3的另一端连接三极管一V1的发射极、电容二C2的另一端和电阻三R3的一端，电阻三R3的另一端连接电阻二R2的另一端和电阻五R5的一端，电阻五R5的另一端连接二极管一D1的正极，二极管一D1的负极连接输入负极IN-。

所述场效应管一V4、场效应管二V5和场效应管三V6的V_(BR)DSS最小值至少为650Vd.c。本实用新型输出端导体间采用玻璃、陶瓷绝缘，使导体最小间距大于2mm，从而可保证了负载电压达450Vd.c.不击穿。

所述场效应管一V4、场效应管二V5和场效应管三V6的I_D大于100A。本实用新型采用三只I_D大于100A的场效应管并联设计，提升负载电流能力；场效应管RDS(on)小于15mΩ，大大降低功耗，场效应管温升降低，从而保证负载电流达100A不烧毁。场效应管优选为STY145N65M5型场效应管。

本继电器的主体结构包括底座1、场效应管2、DBC板3、快速驱动电路 4和盖板5。对应本继电器的电路，快速驱动电路4就为图1中A范围，场效应管2就为图1中B范围。其中快速驱动电路4和DBC板3设于底座1上；所述场效应管2焊接在DBC板3；所述快速驱动电路4与DBC板3通过导线相连；所述盖板5与底座1熔焊密封。本实用新型场效应管直接焊接在DBC 板上，DBC板焊接底座上，散热较好。

Claims

1.一种大功率高压固体继电器，其特征在于：包括输入电路，输入电路通过变压器T1和输出电路隔离耦合；所述输出电路的输出正极OUT+连接电阻八R8以及场效应管一V4、场效应管二V5和场效应管三V6的漏极，电阻八R8串联电阻七R7和电阻六R6，电阻六R6连接二极管三D3的正极，二极管三D3的负极连接电容四C4的一端和三极管二V2的集电极，三极管二V2的基极连接二极管二D2的负极、电阻四R4的一端和三极管三V3的基极，二极管二D2的正极连接变压器T1输出的一端，变压器T1输出的另一端连接电阻四R4的另一端、三极管三V3的集电极、电容四C4的另一端、稳压管D4的阳极、场效应管一V4的源极、场效应管二V5的源极、场效应管三V6的源极和输出负极OUT-，三极管二V2的发射极连接三极管三V3的发射极、稳压管D4的阴极、电阻九R9的一端、电阻十R10的一端和电阻十一R11的一端，电阻九R9的另一端连接场效应管一V4的栅极，电阻十R10的另一端连接场效应管二V5的栅极，电阻十一R11的另一端连接场效应管三V6的栅极。

2.根据权利要求1所述的大功率高压固体继电器，其特征在于：所述输入电路的输入正极IN+连接电阻一R1的一端、电容一C1的一端和变压器T1输入的一端，电阻一R1的另一端连接电阻二R2的一端、电容一C1的另一端、电容二C2的一端和三极管一V1的基极，变压器T1输入的另一端连接三极管一V1的集电极和电容三C3的一端，电容三C3的另一端连接三极管一V1的发射极、电容二C2的另一端和电阻三R3的一端，电阻三R3的另一端连接电阻二R2的另一端和电阻五R5的一端，电阻五R5的另一端连接二极管一D1的正极，二极管一D1的负极连接输入负极IN-。

3.根据权利要求1所述的大功率高压固体继电器，其特征在于：所述场效应管一V4、场效应管二V5和场效应管三V6的漏极-源极击穿电压V_(BR)DSS最小值至少为650Vd.c。

4.根据权利要求1所述的大功率高压固体继电器，其特征在于：所述场效应管一V4、场效应管二V5和场效应管三V6的漏极直流电流I_D大于100A。