專利名稱：一種直流固態(tài)繼電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及ー種繼電器，具體涉及ー種直流固態(tài)繼電器，用于飛機、艦船、車輛及エ業(yè)自動化等領(lǐng)域開關(guān)控制。
背景技術(shù)：
相比傳統(tǒng)電磁線圈帶觸點繼電器，固態(tài)繼電器具有壽命長、可靠性高、控制功率小、開關(guān)速度快，電磁干擾小、無噪聲、無火花等優(yōu)點?，F(xiàn)在的直流固態(tài)繼電器其電子開關(guān)器件從可控硅、晶體管逐漸發(fā)展到了采用大功率MOSFET器件，實現(xiàn)了大功率高耐壓。然而現(xiàn)在的直流固態(tài)繼電器由于采用了単一的M0SFET，因此其功率端均具有方向性，限制了繼電器的使用，不能完全替換現(xiàn)有的電磁線圈帶觸點繼電器。現(xiàn)有的固態(tài)繼電器輸入控制端采用光隔技術(shù)降低了可靠性，且需提供額外的偏置電源。現(xiàn)有的具有過流短路保護功能的固 態(tài)繼電器，不能實現(xiàn)短路保護自鎖功能。例如，中國專利申請?zhí)枮?00510021484. 9
公開日為2007年2月14日、專利名稱
是“直流固態(tài)繼電器”的申請案公開了ー種直流固態(tài)繼電器，該繼電器實現(xiàn)過流短路保護，采用了 MOS開關(guān)管。其不足之處在于，它采用單向MOS功率管，不能實現(xiàn)直流電流的雙向?qū)ǎ荒芡耆鎿Q現(xiàn)有的電磁線圈帶觸點繼電器。又如，中國專利申請?zhí)枮?00820115691. X
公開日為2009年10月21日、專利名稱
是“交直流過流保護固態(tài)繼電器”的申請案公開了ー種交直流過流保護固態(tài)繼電器，該繼電器實現(xiàn)過流短路保護，具有直流雙向?qū)üδ?。其不足之處在于，它采用ニ極管構(gòu)成的橋式全波整流器，導(dǎo)通壓降大，功耗高。另ー不足在于，它采用額外的外部電源給電路供電，増加固態(tài)繼電器的外部引腳，對外部應(yīng)用要求較高。

實用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實用新型目的是提供ー種具有雙向?qū)ㄐ阅?，短路保護自鎖，無需額外提供偏置電源的直流固態(tài)繼電器。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型是通過如下的技術(shù)方案來實現(xiàn)本實用新型包括殼體封裝和安裝在殼體封裝內(nèi)的隔離控制電路及功率開關(guān)電路；隔離控制電路包括輸入端接控制電源輸入端VCC、GND的DC-DC電源電路、輸入端接控制電源輸入端VCC的光電轉(zhuǎn)換電路、短路信號采集電路、與短路信號采集電路輸出端相連接的信號鎖存電路和與信號鎖存電路及光電轉(zhuǎn)換電路輸出端相連接的驅(qū)動電路；功率開關(guān)電路包括第一電流采樣電阻及與第一電流采樣電阻一端相連接的第二電流采樣電阻和柵極均接驅(qū)動電路輸出端的第一功率場效應(yīng)管及第ニ功率場效應(yīng)管；第一電流采樣電阻與第二電流采樣電阻的公共端為DC-DC電源電路的輸出地，第一電流采樣電阻及第ニ電流采樣電阻的另一端分別與短路信號采集電路輸入端相連接；第一功率場效應(yīng)管的源極接第一電流采樣電阻與短路信號采集電路的公共端，第一功率場效應(yīng)管的漏極為直流固態(tài)繼電器的開關(guān)其中ー個輸出端；所述第二功率場效應(yīng)管的源極接第二電流采樣電阻與短路信號采集電路的公共端，第二功率場效應(yīng)管的漏極為直流固態(tài)繼電器的開關(guān)另外ー個輸出端。本實用新型采用大功率高耐壓功率場效應(yīng)管作為固態(tài)繼電器的開關(guān)，兩功率場效應(yīng)管的漏極分別作為固態(tài)繼電器的開關(guān)的兩端點，源極通過兩個電流采樣電阻相連，使本實用新型的直流固態(tài)繼電器具有雙向?qū)ㄐ裕c普通電磁繼電器應(yīng)用習(xí)慣完全兼容。上述驅(qū)動電路與第一功率場效應(yīng)管的柵極及第ニ功率場效應(yīng)管的柵極之間分別設(shè)有第一柵極電阻及第ニ柵極電阻。用于控制功率場效應(yīng)管開關(guān)的上升及下降時間，提高固態(tài)繼電器的電磁兼容性。上述殼體封裝包括殼體和灌封于殼體內(nèi)的灌封膠。本實用新型的有益效果如下(I)本實用新型直流固態(tài)繼電器采用兩級大功率場效應(yīng)管電路，具有導(dǎo)通電流無方向性，導(dǎo)通內(nèi)阻小，功耗低等優(yōu)點； (2)本實用新型直流固態(tài)繼電器的功率場效應(yīng)管電路，靜態(tài)漏電流僅為I微安，比通常的功率管電路的100微安漏電流小了 100倍；(3)本實用新型的直流固態(tài)繼電器具有短路立即保護鎖存功能；(4)本實用新型的直流固態(tài)繼電器采用DC-DC電源電路，控制端與功率端完全電氣隔離，與普通電磁繼電器應(yīng)用習(xí)慣完全兼容。

圖I為本實用新型的電路框圖；圖2為本實用新型的電路原理圖。圖中各標(biāo)號殼體封裝1，隔離控制電路2，功率開關(guān)電路3，光電轉(zhuǎn)換電路21，DC-DC電源電路22，信號鎖存電路23，短路信號采集電路24，驅(qū)動電路25，第一柵極電阻31，第二柵極電阻32，第一功率場效應(yīng)管33，第二功率場效應(yīng)管34，第一電流采樣電阻35，第二電流采樣電阻36。
具體實施方式
為使本實用新型實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實施方式
，進ー步闡述本實用新型。參見圖1，本實用新型包括殼體封裝I、安裝在殼體封裝I內(nèi)的隔離控制電路2及功率開關(guān)電路3、控制電源輸入端VCC、GND和直流固態(tài)繼電器的開關(guān)兩個輸出端K1、K2。其中，殼體封裝I包括殼體和灌封于殼體內(nèi)的灌封膠。參見圖2，隔離控制電路2包括光電轉(zhuǎn)換電路21、DC-DC電源電路22、信號鎖存電路23、短路信號采集電路24和驅(qū)動電路25 ;功率開關(guān)電路3包括第一功率場效應(yīng)管33、第ニ功率場效應(yīng)管34、第一電流采樣電阻35、第二電流采樣電阻36、第一柵極電阻31和第二柵極電阻32。光電轉(zhuǎn)換電路21的輸入端接控制電源輸入VCC，輸出端接驅(qū)動電路25輸入端A ；DC-DC電源電路22輸入端接控制電源輸入VCC、GND，輸出端輸出9V隔離電源；信號鎖存電路23輸入端接短路信號采集電路24的輸出端F，輸出端接驅(qū)動電路25輸入端B ;短路信號米集電路24輸出端接信號鎖存電路23,輸入端D接第一電流米樣電阻35的一端,輸入端E接第二電流米樣電阻36的一端；驅(qū)動電路25輸入端A接光電轉(zhuǎn)換電路21的輸出端，輸入端B接信號鎖存電路23的輸出端，輸出端C接第一柵極電阻31及第ニ柵極電阻32的一端；第一柵極電阻31的一端接驅(qū)動電路25的輸出端C，另一端接第一功率場效應(yīng)管33的柵極；第二柵極電阻32的一端接驅(qū)動電路25的輸出端C，另一端接第二功率場效應(yīng)管34的柵極；第一功率場效應(yīng)管33的源極接第一電流采樣電阻35的一端及短路信號采集電路24的輸入端D，漏極為固態(tài)繼電器開關(guān)一端K1，柵極接第一柵極電阻31的另一端；第二功率場效應(yīng)管34的源極接第二電流采樣電阻36的一端及短路信號采集電路24的輸入端E，漏極為固態(tài)繼電器開關(guān)另一端K2，柵極接第二柵極電阻32的另一端；第一電流采樣電阻35的一端接第一功率場效應(yīng)管33的源極及短路信號采集電路24的輸入端D，另一端為DC-DC電源電路+9V的輸出地，接第二電流采樣電阻36的一端；第二電流采樣電阻36的一端接第二功率場效應(yīng)管34的源極及短路信號采集電路24的輸入端E，另一端為DC-DC電源電路+9V的輸出地，接第一電流米樣電阻35的一端。其中，光電轉(zhuǎn)換電路21由光電耦合器件、電阻、電容組成，用于檢測控制電壓輸入信號，根據(jù)控制輸入信號的有無輸出高低電平的邏輯量A到驅(qū)動電路25，若檢測到有控制 電壓輸入信號，貝1J光電轉(zhuǎn)換電路21輸出高電平,反之，則輸出低電平。DC-DC電源電路22為所有的控制電路提供+9V隔離供電電源，隔離電源地為第一電流采樣電阻35與第二電流采樣電阻36相連端。短路信號采集電路24采集第一電流采樣電阻35及第一電流采樣電阻35上的短路過流信號，當(dāng)電路短路時，流過第一電流采樣電阻35及第ニ電流采樣電阻36上的過流電流使第一電流采樣電阻35、第二電流采樣電阻36兩端產(chǎn)生電壓大于設(shè)置的正常電壓，則短路信號采集電路24輸出端F輸出高電平信號，反之，無過流電流吋，短路信號采集電路24輸出端F輸出低電平信號。信號鎖存電路23根據(jù)短路信號采集電路24輸出的電平信號判斷是否短路，將短路信號采集電路24輸出端F的短路信號鎖存，輸出到驅(qū)動電路25輸入端B。驅(qū)動電路25為組合邏輯電路，根據(jù)輸入端A及輸入端B的狀態(tài)，輸出驅(qū)動電壓，控制第一功率場效應(yīng)管33、第二功率場效應(yīng)管34的通斷。柵極電阻(31、32)串聯(lián)在功率場效應(yīng)管(33、34)的柵極與驅(qū)動電路25輸出端C之間，用于控制功率場效應(yīng)管(33、34)開關(guān)的上升及下降時間，提高固態(tài)繼電器的電磁兼容性。本實用新型采用大功率高耐壓功率場效應(yīng)管作為固態(tài)繼電器的開關(guān)，兩功率場效應(yīng)管的漏極分別作為固態(tài)繼電器的開關(guān)的兩端點，源極通過兩個電流采樣電阻相連，使本實用新型的直流固態(tài)繼電器具有雙向?qū)ㄐ?，與普通電磁繼電器應(yīng)用習(xí)慣完全兼容。本實施例采用兩個功率場效應(yīng)管作為開關(guān)管，可采用多個功率場效應(yīng)管并聯(lián)的方式為了提高固態(tài)繼電器的導(dǎo)通電流。以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特征和本實用新型的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內(nèi)。本實用新型要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
權(quán)利要求1.ー種直流固態(tài)繼電器，其特征在于，包括殼體封裝(I)和安裝在殼體封裝(I)內(nèi)的隔離控制電路(2)及功率開關(guān)電路(3)； 所述隔離控制電路(2)包括輸入端接控制電源輸入端VCC、GND的DC-DC電源電路(22)、輸入端接所述控制電源輸入端VCC的光電轉(zhuǎn)換電路(21)、短路信號采集電路(24)、與短路信號采集電路(24 )輸出端相連接的信號鎖存電路(23 )和與信號鎖存電路(23 )及光電轉(zhuǎn)換電路(21)輸出端相連接的驅(qū)動電路(25)； 所述功率開關(guān)電路(3)包括第一電流采樣電阻(35)及與第一電流采樣電阻(35) —端相連接的第二電流采樣電阻(36)和柵極均接驅(qū)動電路(25)輸出端的第一功率場效應(yīng)管(33)及第ニ功率場效應(yīng)管(34);所述第一電流采樣電阻(35)與第二電流采樣電阻(36)的公共端為DC-DC電源電路(22)的輸出地，第一電流采樣電阻(35)及第ニ電流采樣電阻(36)的另一端分別與短路信號采集電路(24)輸入端相連接；所述第一功率場效應(yīng)管(33)的源極接第一電流采樣電阻(35)與短路信號采集電路(24)的公共端，第一功率場效應(yīng)管(33)的漏極為直流固態(tài)繼電器的開關(guān)其中ー個輸出端；所述第二功率場效應(yīng)管(34)的源極接第二電流采樣電阻(36)與短路信號采集電路(24)的公共端，第二功率場效應(yīng)管(34)的漏極為直流固態(tài)繼電器的開關(guān)另外ー個輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直流固態(tài)繼電器，其特征在于，所述驅(qū)動電路(25)與第一功率場效應(yīng)管(33)的柵極及第ニ功率場效應(yīng)管(34)的柵極之間分別設(shè)有第一柵極電阻(31)及第ニ柵極電阻(32)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的直流固態(tài)繼電器，其特征在于，所述殼體封裝(I)包括殼體和灌封于殼體內(nèi)的灌封膠。
專利摘要本實用新型公開了一種直流固態(tài)繼電器，包括殼體封裝和隔離控制電路及功率開關(guān)電路；隔離控制電路包括DC-DC電源電路、光電轉(zhuǎn)換電路、短路信號采集電路、信號鎖存電路和驅(qū)動電路；功率開關(guān)電路包括第一、二電流采樣電阻和第一、第二功率場效應(yīng)管，第一、二電流采樣電阻的另一端分別與短路信號采集電路輸入端相連，第一功率場效應(yīng)管源極接第一電流采樣電阻與短路信號采集電路公共端，漏極為直流固態(tài)繼電器的開關(guān)一個輸出端，第二功率場效應(yīng)管源極接第二電流采樣電阻與短路信號采集電路公共端，漏極為直流固態(tài)繼電器的開關(guān)另一輸出端。本實用新型具有雙向?qū)?、短路保護自鎖，無需額外提供偏置電源等優(yōu)點。
文檔編號H03K17/785GK202602609SQ20122017006
公開日2012年12月12日 申請日期2012年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月20日
發(fā)明者朱軍 申請人:上海尊瑞電子有限公司