一種直流固態繼電器的製作方法

2023-04-29 13:21:01

專利名稱：一種直流固態繼電器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種繼電器，尤其涉及一種直流固態繼電器。
背景技術：
在以往的直流電氣控制元件一般為電磁式繼電器控制，電磁式繼電器為機械結 構(如圖1)，主要有線圈1、軛鐵2、鐵心3、銜鐵4、彈簧片5、回位彈簧6、動觸點7 和靜觸點8等組成，主要原理為線圈1兩端通電，使軛鐵2、鐵心3構成的電磁元件產 生在線圈電流作用下產生磁性，使其固定在銜鐵4上的動觸點7在電磁作用下發生動作， 接通靜觸點8，使負載接通電流，在線圈斷電時，磁性消失，在回位彈簧6的作用下，使 銜鐵4復位，動觸點7與靜觸點8斷開，負載負載失電。電磁式繼電器工作的時候，線圈需要消耗一定的功率(一般在1-5W之間)，環 境適應性差，特別在直流大電流下觸點切換時電弧引起的觸點腐蝕損害了電磁繼電器的 使用壽命。

實用新型內容本實用新型針對現有技術的不足，提供一種避免因觸點切換時引起的觸點腐蝕 問題、避免觸點產生電弧、並且產品使用壽命長的直流固態繼電器，本新型涉及的直流 固態繼電器主要適用於汽車直流控制的開關元件領域，是一種12V和24V通用型固態繼 電器，可用於汽車燈光控制，ABS制動系統，汽車喇叭控制，電機控制，空調控制等方 面，可以直接代替直流電磁式繼電器，並且解決電磁繼電器的線圈功耗大的問題，特別 適用於新能源環保汽車使用。本實用新型解決上述技術問題的技術方案如下一種直流固態繼電器，包括兩 個輸入端、兩個輸出端、控制輸入動作電壓的輸入控制模塊、僅高電平導通的壓控振蕩 模塊、用於電容隔離產生浮動電壓的隔離元件模塊和整流驅動功率輸出模塊，輸入端與 輸入控制模塊連接，整流驅動功率輸出模塊與輸出端連接。本實用新型的有益效果是本實用新型採用整流驅動功率輸出模塊取代電子開 關器件，避免因觸點切換時引起的觸點腐蝕問題，並避免觸點產生電弧，有效延長了本 實用新型的使用壽命。在上述技術方案的基礎上，本實用新型還可以做如下改進。進一步，所述整流驅動功率輸出模塊包括由四個二極體組成的橋式整流器、與 所述橋式整流器並聯的電阻R3和MOS場效應管，所述MOS場效應管的漏極和源極之間 連接有二極體，所述MOS場效應管的漏極和源極分別與兩個輸出端相連接。進一步，所述MOS場效應管為N溝道MOS場效應管，所述MOS場效應管柵極 與電流正極相連接，所述二極體正極與MOS場效應管的源極相連接，所述二極體負極與 MOS場效應管的漏極相連接；或所述MOS場效應管為P溝道MOS場效應管，所述MOS場效應管柵極與電流負極相連接，所述二極體正極與MOS場效應管的漏極相連接，所述二極體的負極與MOS 場效應管的源極相連接；或所述MOS場效應管包括至少兩個並聯的N溝道MOS場效應管，每個MOS場 效應管的柵極都與電流正極相連接，每個MOS場效應管的漏極和源極之間都連接有一個 二極體，所述二極體正極與該MOS場效應管的源極相連接，所述二極體負極與該MOS 場效應管的漏極相連接。進一步，所述輸入控制模塊包括與非門、穩壓二極體和電阻，所述穩壓二極體 位於一個輸入端與與非門輸入端之間，所述電阻位於另一個輸入端與與非門輸入端之 間。進一步，所述壓控振蕩模塊包括相互串聯的兩個與非門、與前述兩個與非門並 聯的與非門、電阻和電容，所述電阻一端與輸入控制模塊的輸出端相連接，所述電阻的 另一端與所述電容串聯連接，所述電容的另一端連接於兩個相互串聯的與非門之間的結 點處。

圖1為電磁繼電器結構示意圖；圖2為本實用新型的原理方框圖；圖3為本實用新型的輸入控制模塊的電路圖；圖4為本實用新型的壓控振蕩模塊的電路圖；圖5為本實用新型的實施例1的整流驅動功率輸出模塊的電路圖；圖6為本實用新型的實施例2的整流驅動功率輸出模塊的電路圖；圖7為本實用新型的實施例3的整流驅動功率輸出模塊的電路圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的原理和特徵進行描述，所舉實例只用於解釋本實 用新型，並非用於限定本實用新型的範圍。如圖2所示本實用新型實施例所述的直流固態繼電器，包括兩個輸入端(1、 2)、兩個輸出端(3、4)、控制輸入動作電壓的輸入控制模塊、僅高電平導通的壓控振蕩 模塊、用於電容隔離產生浮動電壓的隔離元件模塊和整流驅動功率輸出模塊，輸入端與 輸入控制模塊連接，整流驅動功率輸出模塊與輸出端連接。如圖3所示本實用新型實施例所述的直流固態繼電器的輸入控制模塊，所述輸 入控制模塊包括與非門、穩壓二極體和電阻，所述穩壓二極體位於一個輸入端與與非門 輸入端之間，所述電阻位於另一個輸入端與與非門輸入端之間，所述穩壓二極體Z1，控 制輸入動作電壓，當輸入端1輸入電壓大於Zl導通電壓時，與非門UlA的輸入端高電 平，壓控震蕩器起震；當輸入端1電壓低於穩壓二極體Zl導通電壓時，震蕩輸入端為低 電平不導通，有效解決電壓型MOS場效應管的導通與截至。如圖4所示本實用新型實施例所述的直流固態繼電器的壓控振蕩模塊，所述壓 控震蕩模塊使用與非門U1A、U1B、U1C、電阻Rl、R2和電容Cl組成壓控震蕩器，震 蕩器的工作頻率為F2 0.45/R1C1 ； A，B處輸出端為震蕩輸出，輸出佔空比為50%的方波，A，B輸出的方波相位相反；震蕩器的輸出方波經與非門UlC及IDUD組成的反向 緩衝器輸出，耦合單元使用電容進行信號隔離，並將壓控震蕩器輸出的方波經電容C2、 C3耦合，使C2、C3輸出端之間形成一個浮動電壓，並有效解決輸入輸出隔離效果。所述整流驅動功率輸出模塊包括由四個二極體組成的橋式整流器、與所述橋式 整流器並聯的電阻R3和與所述直流固態繼電器輸出端3、4連接的MOS場效應管，所述 MOS場效應管與二極體並聯，所述MOS場效應管P極與電流正極連接，N極與電流負極 連接，該電路可以設計多種驅動電壓型MOS場效應管電路。如圖5所示本實用新型實施例1所述的直流固態繼電器的整流驅動功率輸出模 塊，所述MOS場效應管為N溝道MOS場效應管，所述MOS場效應管柵極與電流正極 相連接，所述二極體正極與MOS場效應管的源極相連接，所述二極體負極與MOS場效 應管的漏極相連接，MOS場效應管採用N溝道MOS場效應管，經過耦合單元的產生的 浮動電壓，由D1-D4 二極體組成的橋式整流器整流，在R3上產生一個浮動的直流電壓， 此浮動的直流電壓接在增強型N溝道MOS場效應管的柵極(G)與源級(S)之間，即提供 Vgs,則MOS場效應管將形成N型導電溝道，若MOS場效應管的漏極(S)接電源，源 級(S)接負載到電源負極，則MOS場效應管導通，負載接通，相當於電磁繼電器觸點閉合。[0027]如圖6所示本實用新型實施例2所述的直流固態繼電器的整流驅動功率輸出模 塊，所述MOS場效應管為P溝道MOS場效應管，所述MOS場效應管柵極與電流負極相 連接，所述二極體正極與MOS場效應管的漏極相連接，所述二極體的負極與MOS場效 應管的源極相連接，驅動原理同驅動N溝道MOS場效應管相同。如圖7所示本實用新型實施例3所述的直流固態繼電器的整流驅動功率輸出模 塊，當輸出電流較大，可以採用多個功率MOS場效應管並聯輸出，所述MOS場效應管 包括至少兩個並聯的N溝道MOS場效應管，每個MOS場效應管的柵極都與電流正極相 連接，每個MOS場效應管的漏極和源極之間都連接有一個二極體，所述二極體正極與該 MOS場效應管的源極相連接，所述二極體負極與該MOS場效應管的漏極相連接。當輸入端1、2電壓低至Zl截至電壓，壓控震蕩器不工作，R3兩端無浮動電 壓，即Vgs = 0，MOS場效應管不導通，負載斷開，相當於電磁繼電器觸點斷開。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，並不用以限制本實用新型，凡在本實 用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新 型的保護範圍之內。
權利要求1.一種直流固態繼電器，包括兩個輸入端和兩個輸出端，其特徵在於，還包括依次 連接的控制輸入動作電壓的輸入控制模塊、僅高電平導通的壓控振蕩模塊、用於電容隔 離產生浮動電壓的隔離元件模塊和整流驅動功率輸出模塊，所述兩個輸入端與輸入控制 模塊連接，整流驅動功率輸出模塊與所述兩個輸出端連接。
2.根據權利要求1所述的直流固態繼電器，其特徵在於，所述整流驅動功率輸出模塊 包括由四個二極體組成的橋式整流器、與所述橋式整流器並聯的電阻R3和MOS場效應 管，所述MOS場效應管的漏極和源極之間連接有二極體，所述MOS場效應管的漏極和 源極分別與兩個輸出端相連接。
3.根據權利要求2所述的直流固態繼電器，其特徵在於，所述MOS場效應管為N溝 道MOS場效應管，所述MOS場效應管柵極與電流正極相連接，所述二極體正極與MOS 場效應管的源極相連接，所述二極體負極與MOS場效應管的漏極相連接；或所述MOS場效應管為P溝道MOS場效應管，所述MOS場效應管柵極與電流負極 相連接，所述二極體正極與MOS場效應管的漏極相連接，所述二極體的負極與MOS場 效應管的源極相連接；或所述MOS場效應管包括至少兩個並聯的N溝道MOS場效應管，每個MOS場效應 管的柵極都與電流正極相連接，每個MOS場效應管的漏極和源極之間都連接有一個二極 管，所述二極體正極與該MOS場效應管的源極相連接，所述二極體負極與該MOS場效 應管的漏極相連接。
4.根據權利要求1至3任一項所述的直流固態繼電器，其特徵在於，所述輸入控制模 塊包括與非門、穩壓二極體和電阻，所述穩壓二極體的正極與非門的輸入端相連接，所 述穩壓二極體負極與一個輸入端相連接，所述電阻位於另一個輸入端與與非門的輸入端 之間。
5.根據權利要求4所述的直流固態繼電器，其特徵在於，所述壓控振蕩模塊包括相互 串聯的兩個與非門、與前述兩個與非門並聯的與非門、電阻和電容，所述電阻一端與輸 入控制模塊的輸出端相連接，所述電阻的另一端與所述電容串聯連接，所述電容的另一 端連接於兩個相互串聯的與非門之間的結點處。
6.根據權利要求1至3任一項所述的直流固態繼電器，其特徵在於，所述壓控振蕩模 塊包括相互串聯的兩個與非門、與前述兩個與非門並聯的與非門、電阻和電容，所述電 阻一端與輸入控制模塊的輸出端相連接，所述電阻的另一端與所述電容串聯連接，所述 電容的另一端連接於兩個相互串聯的與非門之間的結點處。
專利摘要本實用新型涉及一種直流固態繼電器，主要是針對現有電磁式繼電器的不足，採用整流驅動功率輸出模塊取代電子開關器件，避免因觸點切換時引起的觸點腐蝕問題，並避免觸點產生電弧，有效延長了本實用新型的使用壽命，本實用新型所述的直流固態繼電器包括兩個輸入端、兩個輸出端、控制輸入動作電壓的輸入控制模塊、僅高電平導通的壓控振蕩模塊、用於電容隔離產生浮動電壓的隔離元件模塊和整流驅動功率輸出模塊，輸入端與輸入控制模塊連接，整流驅動功率輸出模塊與輸出端連接。
文檔編號H03K17/785GK201797495SQ20102028831
公開日2011年4月13日 申請日期2010年8月11日 優先權日2010年8月11日
發明者廖志軍 申請人:廖志軍