[發(fā)明專利]一種無(wú)電火花的電子繼電器

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110321375.4
• 申請(qǐng)日: 2011-10-21
• 公開（公告）號(hào): CN102377415A
• 公開（公告）日: 2012-03-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 不公告發(fā)明人
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 彭艷兵
• 主分類號(hào): H03K17/04
• 分類號(hào): H03K17/04
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及一種電子領(lǐng)域內(nèi)的電子繼電器，其工作期間沒(méi)有電火花產(chǎn)生，接通速度與高速電子開關(guān)一致。?

背景技術(shù)

現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的鼻祖使用了大量的繼電器。現(xiàn)在繼電器的應(yīng)用面極廣，在一些高壓、大電流工作的場(chǎng)合，繼電器的成本優(yōu)勢(shì)基本上是昂貴的高速電子開關(guān)不可替代的，例如汽車?yán)锩婢褪褂煤芏嗬^電器去控制各種信號(hào)燈和馬達(dá)。可是常規(guī)繼電器存在著動(dòng)作響應(yīng)延時(shí)的問(wèn)題，其響應(yīng)延時(shí)根據(jù)設(shè)計(jì)的不同在10^-2-10^-4s之間。同時(shí)常規(guī)繼電器的開關(guān)在接通和斷開電路的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生火花，特別是高壓、大電流的場(chǎng)合尤其如此。接通和斷開電路時(shí)電火花的存在是降低開關(guān)觸電壽命、導(dǎo)致繼電器過(guò)早失效的主要因素。常規(guī)繼電器雖然通態(tài)電阻小、耐壓高，但是其接通和斷開時(shí)容易產(chǎn)生電火花，接通和斷開的響應(yīng)速度也不及電子開關(guān)，因此用在對(duì)響應(yīng)速度要求不高的場(chǎng)合。?

而高速電子開關(guān)在工作時(shí)不會(huì)產(chǎn)生電火花，并且響應(yīng)延時(shí)可以控制在10^-4-10^-8s，但是同等工作電壓和大工作電流情況下的高速電子開關(guān)的成本非常高，這也導(dǎo)致一些IGBT之類的高速電子開關(guān)只是在成本不敏感的高電壓、大電流場(chǎng)合應(yīng)用，不能大規(guī)模應(yīng)用。高電壓和大工作電流情況下，高速電子開關(guān)的通態(tài)電阻是造成開關(guān)熱失效的重要因素，而低通態(tài)電阻的電子開關(guān)的成本是非常高昂的，常常導(dǎo)致電子開關(guān)的成本占到整個(gè)系統(tǒng)成本的十分之一以上。?

本申請(qǐng)?zhí)岢鲆环N無(wú)火花的電子繼電器，該器件結(jié)合高速電子開關(guān)和常規(guī)繼電器的優(yōu)點(diǎn)，將高速電子開關(guān)和常規(guī)繼電器并聯(lián)使用，在接通的時(shí)候由高速電子開關(guān)優(yōu)先導(dǎo)通，斷開的時(shí)候高速電子開關(guān)在常規(guī)繼電器斷開后再斷開，消除常規(guī)繼電器接通和斷開時(shí)產(chǎn)生的電火花。?

發(fā)明內(nèi)容

用高速電子開關(guān)和常規(guī)繼電器并聯(lián)構(gòu)成了本申請(qǐng)的無(wú)電火花電子繼電器，通過(guò)附加控制電路對(duì)高速電子開關(guān)相關(guān)電路供電，必要的時(shí)候?qū)刂菩盘?hào)和附加控制電路的電源進(jìn)行隔離供電。通過(guò)控制高速電子開關(guān)和常規(guī)繼電器驅(qū)動(dòng)在接到導(dǎo)通信號(hào)的時(shí)候同時(shí)導(dǎo)通，高速電子開關(guān)可以迅速接通電路，縮短電子繼電器器件接通響應(yīng)時(shí)間。在很短的時(shí)間內(nèi)常規(guī)繼電器也?導(dǎo)通，因此高速電子開關(guān)實(shí)際上導(dǎo)通并讓電流流過(guò)時(shí)間較短，因此高速電子開關(guān)可以承受較大的過(guò)電流而選擇一些低成本的高速電子開關(guān)器件，只要瞬時(shí)工作條件滿足繼電器接通響應(yīng)時(shí)間內(nèi)能夠正常長(zhǎng)期工作的要求即可。由于常規(guī)繼電器接點(diǎn)導(dǎo)通的時(shí)候，高速電子開關(guān)已經(jīng)把電路先接通，此時(shí)其常規(guī)繼電器接點(diǎn)間的電壓很低(與所選擇的高速電子開關(guān)的通態(tài)電阻和此時(shí)通過(guò)高速電子開關(guān)的電流有關(guān))，導(dǎo)致常規(guī)繼電器接通的時(shí)候不會(huì)產(chǎn)生電火花。?

在接收到斷開信號(hào)前，高速電子開關(guān)與常規(guī)繼電器同時(shí)保持接通狀態(tài)。在接受到斷開信號(hào)的時(shí)候，優(yōu)先驅(qū)動(dòng)常規(guī)繼電器斷開，高速電子開關(guān)在常規(guī)繼電器完全斷開后延時(shí)很短的一段時(shí)間再斷開，可以消除常規(guī)繼電器斷開時(shí)產(chǎn)生的電火花。?

常見的各種場(chǎng)效應(yīng)管符合高速電子開關(guān)的特性，但是在大電流的情況下就要使用特殊的場(chǎng)效應(yīng)管了，如果對(duì)耐壓和電流有特殊要求，還需要選擇其他滿足特性的器件如三極管、IGBT等。這不代表本專利申請(qǐng)就限定了必須使用場(chǎng)效應(yīng)管或者三極管、IGBT，只要能夠作為高速開關(guān)的電子器件均可以被本申請(qǐng)的方案采用。?

如果繼電器的應(yīng)用場(chǎng)景中繼電器接點(diǎn)有一端連接到電源的一極的時(shí)候，可以不需要隔離變壓器。?

如果繼電器的應(yīng)用場(chǎng)景中接點(diǎn)任何一端都不連接電源的正極和負(fù)極，或者是應(yīng)用場(chǎng)景是用一種電源供電系統(tǒng)(通常為低壓)的信號(hào)去控制另外一個(gè)電源供電系統(tǒng)(通常為高壓或者交流電路)里的接點(diǎn)通斷的情況下，高速電子開關(guān)及其驅(qū)動(dòng)電路需要對(duì)外接電源進(jìn)行隔離，同時(shí)對(duì)信號(hào)也需要隔離。本申請(qǐng)通過(guò)將外接電源進(jìn)行隔離后為高速電子開關(guān)的附加控制電路供電，隔離的方式可以用震蕩脈沖變壓器變壓隔離的方式。由于繼電器自身有一定的體積，高速電子開關(guān)及其控制電路的耗電極其微小，因此這種隔離變壓器可以選用微型器件，整個(gè)驅(qū)動(dòng)和附加控制電路都可以集成到常規(guī)繼電器內(nèi)部。信號(hào)隔離可以使用光電隔離器隔離。?

也就是說(shuō)本電子繼電器的特征用高速電子開關(guān)與常規(guī)繼電器的接點(diǎn)并聯(lián)，通過(guò)附加控制電路控制高速電子開關(guān)和繼電器的接通和斷開。在接通時(shí)，高速電子開關(guān)先于常規(guī)繼電器接通；在斷開時(shí)，高速電子開關(guān)后于常規(guī)繼電器斷開。在需要進(jìn)行隔離的應(yīng)用場(chǎng)合里，可以對(duì)高速電子開關(guān)的控制電路實(shí)現(xiàn)隔離的供電，以及對(duì)電子繼電器輸入驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行隔離后驅(qū)動(dòng)高速電子開關(guān)。?

附圖說(shuō)明