[發明專利]一種高耐壓的固態繼電器

在審

• 申請號: 201410312699.5
• 申請日: 2014-07-03
• 公開（公告）號: CN104079280A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發明（設計）人: 金峻;林俊華;曾志銘
• 申請（專利權）人: 庫頓電子科技（廈門）有限公司
• 主分類號: H03K17/78
• 分類號: H03K17/78
• 代理公司: 廈門市精誠新創知識產權代理有限公司 35218
• 代理人: 何家富

技術領域

本發明涉及一種固態繼電器，特別是一種光耦控制的固態繼電器。

背景技術

固體繼電器是一種以可控硅、MOS管、IGBT等功率器件作為開關，以光耦或者電磁繼電器等隔離開關作為驅動功率器件的電子開關，以毫安級的微小信號控制大功率負載的導通與斷開。在以往的固態繼電器的設計中，其光耦部分一般使用的是雙向可控硅來實現對交流電的雙向導通，例如發明專利CN?102594319?A中指出的一種雙燈指示固態繼電器，在光耦觸發控制電路使用的是兩個光耦器件串聯的形式，其中光耦器件中使用的是雙向可控硅型的光耦。但由于雙向可控硅型的光耦，受限于光耦的體積以及雙向可控硅本身的性能，光耦的耐壓能力以及抗干擾能力比功率器件的低，無法發揮功率器件的最高性能，需要按照光耦的最低性能來設計工作電路。當固體繼電器在工作中，交流電源上出現電沖擊時（瞬間大電流，瞬間大電壓），并超過光耦的所能承受的最大電壓上升率或者電流上升率，光耦極易失效直通。目前市場上雙向可控硅型光耦的耐壓最高為800V，對于普通環境可以適用，但是在條件惡劣的環境下由于觸發控制電路中的雙向可控硅型的光耦耐壓與抗干擾能力的不足，極易在電沖擊下使光耦內部雙向可控硅失效直通，并導致功率組件可控硅誤觸發，從而引發嚴重的安全事故。如應用在加熱設備中的固體繼電器發生上述失效后將使加熱設備持續加熱并最終因過熱損壞，嚴重的還將引發火災；當應用在電機類負載中時，電機突然啟動工作，也將引發各種安全事故。

為了提高固態繼電器的耐壓能力，已經提出了使用各種改進電路來提升固態繼電器耐壓能力的措施。例如發明專利CN?103095262?A中提出一種固態繼電器輸出端的緩沖電路，通過緩沖電路能夠保護固態繼電器在遇到電沖擊時不被擊穿燒壞。但是，這種緩沖電路的設計增加了電路設計的復雜度并且不利于在傳統固態繼電器電路的基礎上進行升級改進。

發明內容

針對上述現有技術，本發明解決的技術問題是提供一種運用單向可控硅型的光耦作為觸發控制電路的耐高壓的固態繼電器。

為解決上述問題，本發明的固態繼電器包括：輸入電路，根據實際的需要給光耦觸發控制電路提供必要的觸發信號；光耦觸發控制電路，接收來自輸入電路的觸發信號，根據接收到的觸發信號的類型來判定光耦觸發控制電路的導通狀態，單向的控制輸出開關電路的導通與斷開；輸出開關電路，與負載設備相連，控制負載電路的導通與斷開；所述的光耦觸發控制電路由兩個光耦器件P1和P2組成；所述的光耦觸發控制電路中的光耦器件由發光二極管及光敏單向可控硅構成；所述的光耦器件P1和P2中的兩個發光二極管串聯在輸入電路中；所述的光耦器件P1和P2中的兩個光敏單向可控硅器件反向并聯連接，光耦器件P1中的光敏單向可控硅的陰極與電阻R5串聯后單向可控硅T2的門極相連，光耦器件P2中的光敏單向可控硅的陰極與單向可控硅T1的門極相連，或者將電阻R5串接在光耦器件P2中的光敏單向可控硅的陰極與單向可控硅T1的門極相連的連接線上；所述的輸出開關電路由兩個單向可控硅構成；所述的兩個單向可控硅T1與T2反向并聯并引出線到輸出端O1與輸出端O2后與負載串聯。

在上述技術方案中，將傳統的光耦觸發控制電路中的雙向可控硅光耦器件替換成單向可控硅光耦器件，這種替換能夠使傳統型的繼電器的耐壓程度提高到1000V以上。光耦器件P1的導通控制單向可控硅T2的導通，光耦器件P2的導通控制單向可控硅T1的導通，由于單向可控硅T1與單向可控硅T2為反向并聯連接，對應于負載端的交流電的正負兩個半波周期時單向可控硅T1與單向可控硅T2實現一個導通一個截止的分別狀態，實現交流電的傳輸。同時，將傳統的雙向可控硅型光耦電路改進為這種高耐壓的單向可控硅型光耦電路只需將傳統的雙向可控硅光耦器件替換為單向可控硅光耦器件，同時現有的光耦工藝就可以做出單向可控硅光耦，并不需要進行技術攻堅，并且這種改進不需要增加額外的電路只需改變傳統電路的走線就能達到此效果，節約了成本。