CN203984383U - 直流固态继电器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种直流固态继电器，包括输入控制模块、隔离元器件为磁环变压器的隔离模块以及倍压整流模块和功率输出模块；所述输入控制模块的输入端连接直流控制电源；所述磁环变压器的初级线圈连接所述输入控制模块的输出端；所述倍压整流模块的输入端连接所述磁环变压器的次级线圈；所述功率输出模块包括绝缘栅双极型晶体管Q2，所述绝缘栅双极型晶体管Q2的栅极连接所述倍压整流模块的输出端，绝缘栅双极型晶体管Q2的集电极、发射极分别连接负载电源的正、负极。本实用新型提供的直流固态继电器应用更加灵活，稳定性更好，输出功率也更大，而且方便实用。
Description
技术领域
本实用新型涉及固态继电器，具体涉及直流固态继电器。
背景技术
固态继电器除具有与电磁继电器一样的功能外，还具有逻辑电路兼容，耐振耐机械冲击，安装位置无限制，具有良好的防潮防霉防腐蚀性能，在防爆和防止臭氧污染方面的性能也极佳，输入功率小，灵敏度高，控制功率小，电磁兼容性好，噪声低和工作频率高等特点。专用的固态继电器可以具有短路保护，过载保护和过热保护功能，与组合逻辑固化封装就可以实现用户需要的智能模块，直接用于控制***中。
目前固态继电器已广泛应用于计算机***接口设备、恒温***、调温、电炉加温控制、电机控制、数控机械、遥控***、工业自动化装置；信号灯、调光、闪烁器、照明舞台灯光控制***；仪器仪表、医疗器械、复印机、自动洗衣机；自动消防，保安***以及作为电网功率因素补偿的电力电容的切换开关等等，另外在化工、煤矿等需防爆、防潮、防腐蚀场合中都有大量使用。
市场上固态继电器种类繁多，但大多数是交流固态继电器，应用于各种直流负载设备等场合的直流固态继电器比较少，市场上较少的直流固态继电器都采用晶体三极管作为开关器件，由于条件限制，该直流固态继电器灵活性差，当输出功率不同时需要改动多只元器件才能实现；并且导通后压降高、发热量大，导致其稳定性也很差。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是直流固态继电器灵活性差、稳定性不好的问题。
为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是提供一种直流固态继电器，包括输入控制模块、隔离元器件为磁环变压器的隔离模块以及倍压整流模块和功率输出模块；
所述输入控制模块的输入端连接直流控制电源；
所述磁环变压器的初级线圈连接所述输入控制模块的输出端；
所述倍压整流模块的输入端连接所述磁环变压器的次级线圈；
所述功率输出模块包括绝缘栅双极型晶体管Q2，所述绝缘栅双极型晶体管Q2的栅极连接所述倍压整流模块的输出端，绝缘栅双极型晶体管Q2的集电极、发射极分别连接负载电源的正、负极。
在上述直流固态继电器中，所述输入控制模块包括第一电阻R1、第一电容C1、第三电阻R5以及二极管D1和NPN型三极管Q1；其中，第一电阻R1和第一电容C1并联后，一端连接NPN型三极管Q1的基极；另一端连接磁环变压器T1的初级线圈的输入端和直流控制电源的正极；NPN型三极管Q1的集电极连接磁环变压器T1的初级线圈的输出端；NPN型三极管Q1的发射极依次经过第三电阻R5和二极管D1连接直流控制电源的负极，二极管D1的负极与直流控制电源的负极相连；在基极与发射极间和集电极与发射极间分别并联一只电容C2和C3。
在上述直流固态继电器中，在所述直流控制电源的正、负极之间接入工作指示电路，所述工作指示电路包括一只电阻R2和一只发光二极管D2；所述电阻R2的一端与所述发光二极管D2的正极串联，另一端连接直流控制电源的正极，所述发光二极管D2的负极与直流控制电源的负极连接。
在上述直流固态继电器中，所述功率输出模块还包括稳压二极管D7、泄放电阻R7和限流电阻R6，所述稳压二极管D7和所述泄放电阻R7并联，所述稳压二极管D7负极的一端与所述倍压整流模块输出端、所述绝缘栅双极型晶体管Q2的发射极以及负载电源的负极连接；所述稳压二极管D7的负极与所述绝缘栅双极型晶体管Q2的栅极相连；所述限流电阻R6连接在所述绝缘栅双极型晶体管Q2的栅极与所述倍压整流模块输入端之间；所述绝缘栅双极型晶体管Q2的集电极连接负载电源的正极。
在上述直流固态继电器中，所述绝缘栅双极型晶体管Q2亦可用内部带阻尼二极管的型号或者在负载电源的正、负极之间接入一只续流二极管，所述续流二极管的正极与负载电源的负极连接，所述续流二极管的负极与负载电源的正极连接。
本实用新型采用磁环变压器作为隔离模块的隔离器件感应得到小交流电压，再通过倍压整流模块将小交流电压提高整流为大直流电压，经过稳压二极管后得到稳定的直流电压，以保证触发IGBT管导通，在输出功率要求发生改变时，由于这种设计保证了触发IGBT管导通的稳定电压，所以只需要更换不同功率的IGBT管就能够实现不同功率的输出，所以本实用新型提供的直流固态继电器应用更加灵活，稳定性更好，输出功率也更大，而且方便实用。
附图说明
图1为本实用新型的结构图；
图2为本实用新型提供的直流固态继电器电原理图；
图3为本实用新型的直流固态继电器负载接线示意图；
图4为本实用新型提供的直流固态继电器负载端加保护二极管电原理图。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施例对本实用新型做出详细的说明。
如图1所示，本实用新型提供的直流固态继电器包括输入控制模块01、隔离元器件为磁环变压器的隔离模块02以及四倍的倍压整流模块03和功率输出模块04；
输入控制模块01的输入端连接直流控制电源；
隔离模块02的磁环变压器的初级线圈连接输入控制模块01的输出端；
倍压整流模块03的输入端连接所述磁环变压器的次级线圈；
功率输出模块04包括绝缘栅双极型晶体(IGBT)管Q2，所述绝缘栅双极型晶体管Q2的栅极连接所述倍压整流模块的输出端，绝缘栅双极型晶体管Q2的集电极、发射极分别连接负载电源的正、负极。
图2所示是本实用新型提供的直流固态继电器具体电原理图。
图2中输入控制模块包括第一电阻R1、第一电容C1以及第三电阻R5和NPN型三极管Q1。其中，第一电阻R1和第一电容C1并联后，一端连接NPN型三极管Q1的基极，对NPN型三极管Q1进行限流降压；另一端连接磁环变压器T1的初级线圈的输入端和直流控制电源的正极3。NPN型三极管Q1的集电极连接磁环变压器T1的初级线圈的输出端；NPN型三极管Q1的发射极经过第三电阻R5连接直流控制电源的负极4，通过改变第三电阻R5的阻值大小可以改变输入控制电源的电压范围；在基极与发射极间和集电极与发射极间分别并联一只电容C2和C3。
为了保证输入控制模块的NPN型三极管Q1在输入端极性接反后不被击穿烧毁，可在NPN型三极管Q1发射极和直流控制电源的负极4之间接入一只二极管D1，起到反极性保护作用，二极管D1的负极接在直流控制电压的负极4上，正极与第三电阻R5串联后接至三极管发射极。
如图2所示，功率输出模块还包括一只稳压二极管D7、一只泄放电阻R7和一只限流电阻R6，稳压二极管D7和泄放电阻R7并联，稳压二极管D7负极的一端与四倍的倍压整流模块输出端、IGBT管Q2的发射极以及负载电源的负极2连接；稳压二极管D7负极的一端与IGBT管Q2的栅极相连；在IGBT管Q2的栅极与倍压整流模块输入端之间接入限流电阻R6，为IGBT管Q2的栅极限流；IGBT管Q2的集电极连接负载电源的正极1。
当从直流控制电源的正、负极3、4输入规定范围直流电压(3-32V，更改电阻R5可改变输入控制电压范围)时，NPN型三极管Q1导通，并呈放大状态，此时磁环变压器T1初级线圈有电流通过，产生感应电动势，次级线圈感应到小的交流电压信号；经过由电容C6、C7、C8、C9和二极管D3、D4、D5、D6组成的四倍的倍压整流电路(由于倍压整流电路为熟知常见电路，故不进行具体说明)得到直流电压信号，经稳压二极管D7稳压得到稳定的直流电压，输入IGBT管Q2的栅极触发IGBT管Q2导通，接通负载电源正极1、负极2两端的负载回路，当输入控制电压撤销后，IGBT管栅极无电压即截止关断而断开负载回路。
在本实用新型中，在直流控制电源的正极3、负极4与输入控制模块之间还接入了工作指示电路，即电阻R2的一端与发光二极管D2的正极串联，另一端连接直流控制电源的正极3，发光二极管D2的负极与直流控制电源的负极4连接；当从直流控制电源的正极3、负极4输入规定范围直流电压时，发光二极管D2一直发光，指示处于工作状态；如果发光二极管D2不亮，说明本实用新型停止工作或出现故障。
图3所示是本实用新型的直流固态继电器负载接线示意图，为了对负载进行反极性保护，可将IGBT管Q2改成内部带阻尼二极管的类型或者在在负载电源正极1和负极2间接入一只续流二极管，续流二极管的正极与负载电源的负极2相连，续流二极管的负极与负载电源的正极1相连(如图4所示)。
本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本实用新型的启示下作出的结构变化，凡是与本实用新型具有相同或相近的技术方案，均落入本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.直流固态继电器，其特征在于，包括输入控制模块、隔离元器件为磁环变压器的隔离模块以及倍压整流模块和功率输出模块；
所述输入控制模块的输入端连接直流控制电源；
所述磁环变压器的初级线圈连接所述输入控制模块的输出端；
所述倍压整流模块的输入端连接所述磁环变压器的次级线圈；
所述功率输出模块包括绝缘栅双极型晶体管Q2，所述绝缘栅双极型晶体管Q2的栅极连接所述倍压整流模块的输出端，绝缘栅双极型晶体管Q2的集电极、发射极分别连接负载电源的正、负极。
2.如权利要求1所述的直流固态继电器，其特征在于，所述输入控制模块包括第一电阻R1、第一电容C1、第三电阻R5以及二极管D1和NPN型三极管Q1；其中，第一电阻R1和第一电容C1并联后，一端连接NPN型三极管Q1的基极；另一端连接磁环变压器T1的初级线圈的输入端和直流控制电源的正极；NPN型三极管Q1的集电极连接磁环变压器T1的初级线圈的输出端；NPN型三极管Q1的发射极依次经过第三电阻R5和二极管D1连接直流控制电源的负极，二极管D1的负极与直流控制电源的负极相连；在基极与发射极间和集电极与发射极间分别并联一只电容C2和C3。
3.如权利要求2所述的直流固态继电器，其特征在于，在所述直流控制电源的正、负极之间接入工作指示电路，所述工作指示电路包括一只电阻R2和一只发光二极管D2；所述电阻R2的一端与所述发光二极管D2的正极串联，另一端连接直流控制电源的正极，所述发光二极管D2的负极与直流控制电源的负极连接。
4.如权利要求1所述的直流固态继电器，其特征在于，所述功率输出模块还包括稳压二极管D7、泄放电阻R7和限流电阻R6，所述稳压二极管D7和所述泄放电阻R7并联，所述稳压二极管D7负极的一端与所述倍压整流模块输出端、所述绝缘栅双极型晶体管Q2的发射极以及负载电源的负极连接；所述稳压二极管D7的负极与所述绝缘栅双极型晶体管Q2的栅极相连；所述限流电阻R6连接在所述绝缘栅双极型晶体管Q2的栅极与所述倍压整流模块输入端之间；所述绝缘栅双极型晶体管Q2的集电极连接负载电源的正极。
5.如权利要求1所述的直流固态继电器，其特征在于，所述绝缘栅双极型晶体管Q2亦可用内部带阻尼二极管的型号或者在负载电源的正、负极之间接入一只续流二极管，所述续流二极管的正极与负载电源的负极连接，所述续流二极管的负极与负载电源的正极连接。
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| CN105763179A (zh) * | 2016-04-14 | 2016-07-13 | 北京卫星制造厂 | 一种卫星用兼容接收双电压电平的遥控指令接口电路 |
| CN110706977A (zh) * | 2019-11-08 | 2020-01-17 | 桂林航天电子有限公司 | 一种pwm控制型继电器 |
| CN110798191A (zh) * | 2019-10-30 | 2020-02-14 | 宋晓东 | 一种常闭直流固态继电器 |
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