[發明專利]一種固體繼電器

無效

• 申請號: 201110333876.4
• 申請日: 2011-10-28
• 公開（公告）號: CN102332900A
• 公開（公告）日: 2012-01-25
• 發明（設計）人: 張有潤;吳浩然;張波
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H03K17/56
• 分類號: H03K17/56
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 周永宏

技術領域

本發明屬于電器電子技術領域，具體涉及一種固體繼電器的設計。

背景技術

固態繼電器(Solid?State?Relays，SSR)是一種無觸點電子開關，它利用電子元件(如開關三極管、雙向可控硅等半導體器件)的開關特性，可達到無觸點無火花地接通和斷開電路的目的，在其輸入端加上直流或脈沖信號，輸出端就能從關斷狀態轉變成導通狀態(無信號時呈阻斷狀態)，即當控制腳之間施加電壓時，固體繼電器導通，而當控制腳之間的施加電壓撤銷則固體繼電器斷開，從而控制較大負載。

美國專利號4804866介紹的固體繼電器關斷控制電路有效的使場效應管關斷時的柵源電容放電速度的到提升。其基本原理為“將一個控制裝置連接到光伏二極管陣列與輸出金屬氧化物場效應管的柵極之間，從而使控制裝置在光伏輸出時處于高阻狀態，在光伏輸出消失時處于低阻狀態，以便光伏二極管陣列產生的充電電流流向輸出端金屬氧化物場效應管的柵極”。專利中提到的控制裝置就是加速泄放電路，采用了N溝道JFET(常閉器件)、二極管及NPN三極管、二極管、電阻組合而成。

美國專利號5151602，在常閉性器件組成的金屬氧化物場效應管柵極泄放電路中，增加了阻抗原件。與專利號48404866的繼電器相比較，增加了阻抗原件可以使繼電器的輸出信號波形上升下降沿變得平緩，有效的提高了繼電器抗電器噪聲的能力，但由于沒做進一步處理使得接通和關斷時間較長。

美國專利號5278422同樣是常閉型器件組成的加速泄放電路，該泄放電路也增加了阻抗原件。但由于此阻抗的位置并不在充電回路上，所以較美國專利號5151602，該泄放電路使柵充電時間不會延長，而同時又使得輸出信號的下降沿趨于緩和，提高了抗噪聲的能力，但總的關斷時間還是偏大。

公開號CNl728553A公開了一種固體繼電器，由常開型器件組成的加速充放電電路，該加速接通電路由電容、NPN三極管和二極管組成，其對金屬氧化物場效應管柵的加速充電需要一個電容借助于輸出電源提供的能量來實現。該方案有效減小了接通時間，但由于電容的引入和需要借助輸出電源不可避免的增加了芯片面積和布線的難度，另外對下降沿坡度的控制也略顯不足，抗干擾能力較差。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有的固體繼電器存在的上述問題，提出了一種固體繼電器。

本發明的技術方案是：一種固體繼電器，包括，

一個接著繼電器輸入端子之間的發光元件；

一個耦合發光元件光信號時，產生光伏輸出的光伏二極管陣列；

一個或兩個接在繼電器輸出端子之間的常開型金屬氧化物場效應晶體管；

其特征在于，還包括，

一個由光電晶體管、電阻組成的充電電路，其中光電晶體管的發射極接輸出常開型金屬氧化物場效應晶體管的柵極，集電極接在光伏二極管陣列的第一端，所述電阻接在輸出常開型金屬氧化物場效應晶體管的源極和光伏二極管陣列的第二端之間；

一個由PNP三極管、N溝道耗盡型金屬場效應晶體管和兩個電阻組成的加速泄放電路，其中，PNP三極管經一個電阻接常開型金屬氧化物場效應晶體管的柵極，集電極接在光伏二極管陣列的第二端，基極接光伏二極管陣列的第一端，N溝道耗盡型金屬氧化物場效應晶體管的漏極經一個電阻接常開型金屬氧化物場效應晶體管的柵極，源極與襯底接在常開型金屬氧化物場效應晶體管的源極，柵極接在光伏二極管陣列的第二端。

進一步的，所述固體繼電器還包括一光敏電阻，所述光敏電阻連接在所述充電電路的電阻和所述N溝道耗盡型金屬場效應晶體管源極之間。

進一步的，接在繼電器輸出端子之間的常開型金屬氧化物場效應晶體管為兩個，其中，兩個常開型金屬氧化物場效應晶體管的源極相連，作為所述繼電器的第三輸出端子；兩個漏極分別作為所述繼電器的第一、第二輸出端子。

進一步的，金屬氧化物場效應晶體管為N溝道增強型。

本發明的有益效果：

1、本發明主要是通過對輸出金屬氧化物場效應晶體管柵電容進行充電放電來實現，進行柵充電時，主要由PNP三極管和N溝道耗盡型金屬氧化物場效應管組成的放電電路處于高阻狀態(即器件處于反偏)，而當放電電路處于低阻狀態時，電荷將通過放電電路中兩條通路進行泄放，從而達到了對繼電器的導通及加速關斷的目的。而對這兩種電路實現轉換的控制是通過所述光伏二極管陣列輸出的改變而實現。

2、本發明引入了光電三極管，在對輸出金屬氧化物場效應管柵充電時，電路處于光照狀態下，光電三極管處于低阻狀態，故充電電路的延遲將較小。