專利名稱：軟啟動(dòng)固體繼電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種軟啟動(dòng)固體繼電器。
現(xiàn)有的固體繼電器，電磁繼電器和接觸器，當(dāng)負(fù)載啟動(dòng)時(shí)都要產(chǎn)生浪涌電流。浪涌電流一般持續(xù)10秒鐘。普通的阻性負(fù)載，如加熱器、白熾燈等，由于它們共有正溫度系數(shù)，開啟時(shí)的浪涌電流都非常大，能達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)的10～15倍。電容性負(fù)載情況更糟，因?yàn)殚_啟時(shí)它們近似于短路。電感性負(fù)載也能產(chǎn)生浪涌電流，如螺線管變壓器，開啟時(shí)的磁飽和現(xiàn)象，能產(chǎn)生極高的啟動(dòng)電流，電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)時(shí)比其正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的電流大4～6倍。
浪涌電流是現(xiàn)有固體繼電器失效的主要原因。它嚴(yán)重地影響著固體繼電器的壽命。電磁繼電器靠觸點(diǎn)接通電路，情況比固體繼電器更差，而且浪涌對(duì)負(fù)載也十分不利，它嚴(yán)重地影響電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定。
現(xiàn)有的固體繼電器有三種開啟方式，過(guò)零電壓開啟，隨機(jī)電壓開啟和峰值電壓開啟，三種開啟方式的波形與電網(wǎng)波形的比較如

圖1所示，其中a為電網(wǎng)電壓，b為開啟信號(hào)，c為過(guò)零電壓開啟，d為峰值電壓開啟，e為隨機(jī)電壓開啟信號(hào)波形。特別值得指出的是，把過(guò)零電壓開啟的固體繼電器用于感性負(fù)載，把峰值電壓開啟或隨機(jī)電壓開啟的固體繼電器用于阻性負(fù)載，將產(chǎn)生非常大的浪涌電流，因?yàn)榍罢唠妷合辔怀半娏鞯南辔?，后者的電壓和電流的相位相同?br> 本實(shí)用新型的目的是提供一種可以抑制浪涌電流的軟啟動(dòng)固體繼電器。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是顯著的。本實(shí)用新型當(dāng)控制信號(hào)上升沿到來(lái)時(shí)刻，開始調(diào)整負(fù)載的導(dǎo)通角，導(dǎo)通角由0°調(diào)起，導(dǎo)通角隨時(shí)間逐漸增大，大約1秒鐘之后，導(dǎo)通角達(dá)到最大180°，在此過(guò)程中，負(fù)載的功率是逐漸加上去的，因此它不產(chǎn)生浪涌電流，可以達(dá)到保護(hù)固體繼電器，負(fù)載和穩(wěn)定電網(wǎng)電壓的目的。本實(shí)用新型采用優(yōu)化的電路結(jié)構(gòu)，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，元器件數(shù)量少，電路工作可靠。
圖1是已有技術(shù)開啟波形圖。
圖2是本實(shí)用新型原理方框圖。
圖3是本實(shí)用新型電路原理圖。
圖4是本實(shí)用新型啟動(dòng)波形圖。
圖5是本實(shí)用新型引腳接線圖。
圖6是本實(shí)用新型電流擴(kuò)展功能接線圖。
參見(jiàn)圖2，示出了本實(shí)用新型原理方框圖。本實(shí)用新型由下列各部分電路連接組成，積分電路、鋸齒波振蕩電路、同步信號(hào)采樣電路、脈沖形成電路、同步脈沖整形電路、同步電路、光耦驅(qū)動(dòng)電路、光耦電路、觸發(fā)電路、執(zhí)行電路。
下面結(jié)合圖3所示的實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的工作和實(shí)施。
圖3中，電阻器R2、R3、R4和電容器C1與集成電路U1的1、2、3腳的連接構(gòu)成線性積分電路，其中U1為一塊TL494型脈寬調(diào)制集成電路。當(dāng)直流控制信號(hào)從1、2腳輸入時(shí)，積分電路開始從5V電壓向零電壓積分。適當(dāng)選擇電阻R2、R3、R4和電容C1值，使積分時(shí)間常數(shù)為1秒左右，即1秒鐘左右，TL494的3腳電壓降為0。這個(gè)時(shí)間即為軟啟動(dòng)時(shí)間T，軟啟動(dòng)時(shí)間可由下式得出T＝R3R4C1／R2電容器C2，電阻R7與集成電路U1的5、6腳構(gòu)成鋸齒波振蕩電路。
同步信號(hào)采樣電路和脈沖形成電路由電阻器R10、R11、R14和集成電路U3、U5的連接構(gòu)成，其中集成電路U3、U5可以是4N31型達(dá)林頓光電耦合器。本電路省去了變壓器和整流橋，將取自端子4、5的交流電網(wǎng)信號(hào)通過(guò)光電耦合方式進(jìn)行整流和隔離。U3、U5的輸入級(jí)二極管采用并聯(lián)反接的連接方法，串接電阻R14分別構(gòu)成本實(shí)用新型外接端子4和5，如圖5所示。光電耦合器U3、U5的輸出三極管的集電極，即U3、U5的端子5，與運(yùn)算放大器U2B的同相輸入端相連。這里U3、U5的端子5輸出為電壓脈沖信號(hào)。
由集成電路U3、U5輸出的電壓脈沖信號(hào)由同步脈沖整形電路進(jìn)行整形處理。本實(shí)施例中，脈沖整形電路使用了集成電路U2A，U2B和電阻器R8、R9的連接構(gòu)成。集成電路U2可采用LM258雙運(yùn)算放大器集成電路，其中一只運(yùn)算放大器，即U2B，連接成跟隨器，另一只運(yùn)算放大器，即U2A，和電阻器R8、R9連接成比較器，電阻R8、R9的取值，決定了比較電路的基準(zhǔn)電壓值，其值的選擇應(yīng)滿足U2＝Uin·R9／(R8＋R9)≥2·Uin／3上式中，U2為運(yùn)算放大器U2A反相輸入端電壓，Uin為運(yùn)算放大器U2B同相輸入端電壓。這樣運(yùn)算放大器U2A輸出端子的電壓信號(hào)，即為整形后的脈沖信號(hào)。
同步電路接收由運(yùn)算放大器U2A輸出的整形同步脈沖。這里同步電路由R5、Q1、Q2構(gòu)成。Q1的基極與運(yùn)算放大器U2A的輸出相連。在同步脈沖上升沿到來(lái)時(shí)刻，三極管Q1飽和導(dǎo)通，二極管Q2使集成電路U1的5腳電壓最低在0.7V，從而可以保證光電耦合器U4和雙向可控掛Q3的導(dǎo)通角達(dá)到最大。
本實(shí)施例中，光電耦合器U4，電阻R12、R13，電容C3和雙向可控硅Q3構(gòu)成了輸出級(jí)的光電耦合電路和執(zhí)行電路。光電耦合器U4起到了光電隔離和觸發(fā)作用，它可以采用一片MOC3023型光電耦合器，電阻R12、R13、電容C3起到限流和降低電網(wǎng)在Q3關(guān)斷時(shí)電壓突變值的作用。
集成電路U1的8腳，11腳與電阻R6的連接構(gòu)成集成電路U4輸入級(jí)的驅(qū)動(dòng)電路。
圖4示出了本實(shí)用新型軟啟動(dòng)電壓波形圖，從圖中可見(jiàn)，導(dǎo)通角為0°開始調(diào)起，隨時(shí)間逐漸增大，經(jīng)過(guò)時(shí)間T后，導(dǎo)通角完全導(dǎo)通，即達(dá)到180°，在此過(guò)程中，負(fù)載的功率是逐漸加上去的，因而它不產(chǎn)生浪涌電壓，從而達(dá)到保護(hù)固體繼電器，負(fù)載和穩(wěn)定電網(wǎng)電壓的目的。
參見(jiàn)圖5，示出了本實(shí)用新型引出端子連線示意圖。圖中示出了控制信號(hào)Vc、負(fù)載L、交流市電VAC與本實(shí)用新型的連接。
圖6是本實(shí)用新型用于電流擴(kuò)展功能時(shí)的接線圖。
權(quán)利要求1.軟啟動(dòng)固體繼電器，其特征在于它由積分電路、鋸齒波振蕩電路、同步信號(hào)采樣電路、脈沖形成電路、同步脈沖整形電路、同步電路、光耦驅(qū)動(dòng)電路、光耦電路、觸發(fā)電路和執(zhí)行電路連接組成；其中集成電路U1與電容C1、C2，電阻器R2、R3、R4、R7的連接構(gòu)成所述積分電路，鋸齒波振蕩電路、光耦驅(qū)動(dòng)電路；集成電路U3、U5和電阻器R10、R11、R14的連接構(gòu)成所述同步信號(hào)采樣電路和脈沖形成電路；集成電路U2和電阻器R8、R9的連接構(gòu)成所述同步脈沖整形電路；電阻R5、三極管Q1、二極管Q2，構(gòu)成所述同步電路；所述光耦電路，觸發(fā)電路和執(zhí)行電路由光電耦合器U4，電阻R12、R13、電容C3和雙向可控硅Q3構(gòu)成。
專利摘要軟啟動(dòng)固體繼電器，由積分電路、鋸齒波振蕩電路、同步信號(hào)采樣電路、脈沖形成電路、同步脈沖整形電路、同步電路、光耦驅(qū)動(dòng)電路、光耦電路、觸發(fā)電路和執(zhí)行電路連接組成；本實(shí)用新型負(fù)載的導(dǎo)通角由0°調(diào)起，導(dǎo)通角隨時(shí)間逐漸增大，經(jīng)過(guò)時(shí)間t后，導(dǎo)通角達(dá)到最大180°，在此過(guò)程中，負(fù)載的功率是逐漸加上去的，因此不會(huì)產(chǎn)生浪涌電流，從而達(dá)到保護(hù)固體繼電器，負(fù)載和穩(wěn)定電網(wǎng)電壓的目的。
文檔編號(hào)H03K17/26GK2100711SQ9122600
公開日1992年4月1日 申請(qǐng)日期1991年10月7日 優(yōu)先權(quán)日1991年10月7日
發(fā)明者宋守秋 申請(qǐng)人:宋守秋