CN212137271U - 一种固态继电器的ptc保护电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种固态继电器的PTC保护电路，包括固态继电器和非线性热敏电阻PTC，所述非线性热敏电阻PTC串联于所述固态继电器的输入控制端。本实用新型的有益效果是：利用非线性热敏电阻PTC在大电流下，其电阻值的非线性突变特性完成保护功能，将非线性热敏电阻PTC串联于输入控制端电路，替代原有的隔离电阻，在不改变原电路设计基础上完成保护电路的加入，大大提高了可靠性，不占额外的固态继电器内部空间，使得空间宽裕、散热环境好，同比其它复杂的电子式保护电路，更加简单可靠，成本更低，具有明显的市场优势。
Description
技术领域
本实用新型涉及固态继电器，尤其涉及一种固态继电器的PTC保护电路。
背景技术
目前，现有的固态继电器的输入控制端都没有应用到相关的保护电路或相关保护器件，没有应用保护电路的原因都是因电路复杂、占用空间大，如果要设计保护电路，要么应用一个1/4W的固定电阻做隔离保护，一旦有大电流出现就会烧断，使固态继电器彻底报废；要么应用复杂的系统控制电路来间接完成控制或保护，这种保护电路需要传感器采样---放大---比较---检测---运算---控制---执行等等一套复杂而庞大的电路机构系统，不仅应用的元器件很多、电路复杂、安装调试与生产难度高、占用的空间大、采购与生产成本高、而且故障率很高、导致的服务成本更高、安装调试与验证测试周期漫长，即使能正常运行，其可靠性与安全性也要大打折扣，因元器件越多、故障率就越高、可靠性与安全性就越低，而且到目前为止，一直没有人能够设计出一个简单、可靠、低成本的固态继电器保护电路或器件来解决固态继电器的保护问题，固态继电器内部空间太小，根本没有空间容纳一套庞大的、高成本的保护电路，所以生产厂家为了降低成本和空间问题，就不考虑保护问题了。目前的生产厂家大多应用一个1/4W的固定电阻做隔离和一个小功率的稳压二极管做保护，在这种方案下，而固态继电器的输入控制端很容易让使用者接错输入电源，一旦被使用者误接到额外高压、特别是交流电时，将在固态继电器的输入电路产生大电流使上述隔离电阻和稳压二极管以及光耦芯片击穿烧毁，这也是普遍现象，严重时可能因为短路发生电器火灾，固态继电器的电路保护问题就成了设计师和生产厂家的一大难题。而且固态继电器内至今也没有设计出简单方便又不占空间又可靠的保护方案，而保护功能又是一种必须要的功能，致使此类问题成为固态继电器生产企业内的技术难题。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本实用新型提供了一种固态继电器的PTC保护电路。
本实用新型提供了一种固态继电器的PTC保护电路，包括固态继电器和非线性热敏电阻PTC，所述非线性热敏电阻PTC串联于所述固态继电器的输入控制端。
作为本实用新型的进一步改进，所述固态继电器包括光电耦合器IC1、电阻R3、电阻R2、电阻R4、NPN晶体管V1和单向可控硅SCR，所述非线性热敏电阻PTC的一端接所述固态继电器的输入控制端的正极，所述非线性热敏电阻PTC的另一端接所述光电耦合器IC1的引脚1，所述光电耦合器IC1的引脚3与所述电阻R3的一端连接，所述电阻R3的另一端分别与所述电阻R2的一端、NPN晶体管V1的基极连接，所述电阻R2的一端分别与所述电阻R4的一端、单向可控硅SCR的阳极连接，所述单向可控硅SCR的阴极与所述光电耦合器IC1的引脚4连接，所述NPN晶体管的发射极与所述光电耦合器IC1的引脚4连接，所述NPN晶体管的集电极分别与所述电阻R4的另一端、单向可控硅SCR的控制极连接。
本实用新型的有益效果是：通过上述方案，利用非线性热敏电阻PTC在大电流下，其电阻值的非线性突变特性完成保护功能，将非线性热敏电阻PTC串联于输入控制端电路，替代原有的隔离电阻，在不改变原电路设计基础上完成保护电路的加入，大大提高了可靠性，不占额外的固态继电器内部空间，使得空间宽裕、散热环境好，同比其它复杂的电子式保护电路，更加简单可靠，成本更低，具有明显的市场优势。
附图说明
图1是本实用新型一种固态继电器的PTC保护电路的电路图。
具体实施方式
下面结合附图说明及具体实施方式对本实用新型作进一步说明。
如图1所示，一种固态继电器的PTC保护电路，包括固态继电器和非线性热敏电阻PTC，所述非线性热敏电阻PTC串联于所述固态继电器的输入控制端。非线性热敏电阻PTC在固态继电器中主要完成保护固态继电器的功能,因固态继电器的输入控制端通常是3-24V直流电源，而常常会出现被使用者接错控制电源,可能接入220伏的交流高压或其它高压电源,而产生输入大电流导致固态继电器输入控制电路烧毁报废,在其输入控制端接入非线性热敏电阻PTC后，就可以在接错电压后及时限流保护。
如图1所示，所述固态继电器包括光电耦合器IC1、电阻R3、电阻R2、电阻R4、NPN晶体管V1和单向可控硅SCR，所述非线性热敏电阻PTC的一端接所述固态继电器的输入控制端的正极，所述非线性热敏电阻PTC的另一端接所述光电耦合器IC1的引脚1，所述光电耦合器IC1的引脚3与所述电阻R3的一端连接，所述电阻R3的另一端分别与所述电阻R2的一端、NPN晶体管V1的基极连接，所述电阻R2的一端分别与所述电阻R4的一端、单向可控硅SCR的阳极连接，所述单向可控硅SCR的阴极与所述光电耦合器IC1的引脚4连接，所述NPN晶体管的发射极与所述光电耦合器IC1的引脚4连接，所述NPN晶体管的集电极分别与所述电阻R4的另一端、单向可控硅SCR的控制极连接。
如图1所示，控制端的控制电流通过光电耦合器IC1传送给NPN晶体管V1去控制单向可控硅SCR的导通而产生负载电流，这个负载电流和NPN晶体管V1的偏置电流，都由整流二极管D1-D4组成的桥式整流电路的整流输出提供，而且因这个负载电流的出现，才能使双向可控硅BTA导通，而双向可控硅BTA的导通等同于机械继电器或交流接触器的触点导通，为输出端提供电流通路。原有的隔离电阻原本只是一个1/8W或1/4W的小功率电阻,如果一旦遇到高压大电流,将会烧毁光电耦合器IC1及LED，如果接入220V高压，则原有的隔离电阻及稳压管VD1会烧炸裂、光电耦合器IC1也会瞬间烧毁，总之都是烧毁，其结果是固态继电器的报废。然而，当原有的隔离电阻改成为非线性热敏电阻PTC后，就完全不相同了，如图1所示，非线性热敏电阻PTC本身也有近100Ω电阻值，在有同样高压接入后，会在电路上产生大电流，这个大电流会让PTC迅速发热变为高电阻状态，能及时完成对电路的限流保护作用。非线性热敏电阻PTC是非线性的聚合物材料制作完成的，在电路正常工作时是低电阻状态，有微微发热，当电路有遇高温环境时，只要低于85℃，其PTC的电阻值基本不会有变化，也不会影响电路的正常工作，当有额外的大电流通过非线性热敏电阻PTC时，非线性热敏电阻PTC会迅速发热膨胀，迫使导电链路断开而突变为高电阻状态，并一直保持这种电阻值状态，只有断开电源后，非线性热敏电阻PTC温度降低遇冷收缩，其导电链路重新接通，恢复到初始的电阻值状态，使固态继电器能继续使用而不受影响。所以这种器件又叫聚合物开关或自恢复保险丝或正温度系数热敏电阻等。非线性热敏电阻PTC在固态继电器中的应用，不但能使固态继电器的使用寿命大大延长、而且使固态继电器的可靠性大大提高，而非线性热敏电阻PTC的应用是单个元件完成自恢复保护功能，是直接取代原有的隔离电阻，不需要额外的设计变更，也不会增加额外的安装空间，成本却比其他任何保护电路方案都低得多，或几乎不会增加成本。虽然保护方法有很多，但其它任何保护方案所使用的元器件数量都不会少于本实用新型的单个元件，不仅电路复杂、占用的空间面积较大，而空间面积很有限的固态继电器内部是无法设计和安装进去的，或者说几乎不可能使用那些保护方案，而且元器件越多，则可靠性越低，其设计、生产、调试、组装、检测、验收等等，都是一系列的繁琐的工作，这也是不争的事实，而本实用新型则可以方便工程师的设计、生产，解决了额外的安装、调试、测试、验证等一系列难题。
对于固态继电器的应用，其使用者误接入额外的高压电源是常有情况，所以过流保护电路就是固态继电器必须要具备基本要求，而对于误接入高压后的大电流做及时的限流保护，也是对整个电路系统的保护，不能理解为只是针对固态继电器本身，因为当固态继电器因大电流损坏出现短路，就不仅仅是固态继电器的损坏，而会导致整个供电系统受到影响，严重的会导致电器火灾，其原有设计的小功率固定电阻，不仅没有保护作用，而且还会在大电流下发热烧板的情况屡屡发生，这也一直是研发的一大难点。为此本实用新型研究出以最少的元件来完成上述功能，不仅体积小、安装空间小、成本低、可靠性高、能很好的解决过流保护问题、还能大大延长其使用寿命，并让维修维护变得更简单、市场竞争优势会显著提高，也将改变工程师的相关设计思路。
本实用新型提供的一种固态继电器的PTC保护电路，非线性热敏电阻PTC只需要选择常规的WH250-030型号即可，没有额外的特殊要求。
本实用新型提供的一种固态继电器的PTC保护电路，可以应用于各种高压型固态继电器、以及低压型固态继电器等等，能有效延长固态继电器的使用寿命，是一个低成本、高可靠的安全保护电路。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。
Claims (1)
1.一种固态继电器的PTC保护电路，其特征在于：包括固态继电器和非线性热敏电阻PTC，所述非线性热敏电阻PTC串联于所述固态继电器的输入控制端，所述固态继电器包括光电耦合器IC1、电阻R3、电阻R2、电阻R4、NPN晶体管V1和单向可控硅SCR，所述非线性热敏电阻PTC的一端接所述固态继电器的输入控制端的正极，所述非线性热敏电阻PTC的另一端接所述光电耦合器IC1的引脚1，所述光电耦合器IC1的引脚3与所述电阻R3的一端连接，所述电阻R3的另一端分别与所述电阻R2的一端、NPN晶体管V1的基极连接，所述电阻R2的一端分别与所述电阻R4的一端、单向可控硅SCR的阳极连接，所述单向可控硅SCR的阴极与所述光电耦合器IC1的引脚4连接，所述NPN晶体管的发射极与所述光电耦合器IC1的引脚4连接，所述NPN晶体管的集电极分别与所述电阻R4的另一端、单向可控硅SCR的控制极连接。
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