一種三相正反轉固體繼電器的製造方法
2023-05-09 04:27:36 1
一種三相正反轉固體繼電器的製造方法
【專利摘要】本實用新型涉及固體繼電器。本實用新型公開一種三相正反轉固體繼電器包括：輸入電路模塊、延時互鎖電路模塊、驅動電路模塊、功率組件模塊，該輸入電路模塊、延時互鎖電路模塊、驅動電路模塊、功率組件模塊順次電連接；該延時互鎖電路模塊包括：由2個N溝道mos管組成邏輯互鎖電路、上電延時電路和斷電延時電路，並且輸入電路模塊的第一信號輸出通道和輸入電路模塊的第二信號輸出通道的輸出端分別連接有上電延時電路，第一N溝道mos管和第二N溝道mos管的柵極分別並聯有斷電延時電路。本實用新型用於對三相電氣裝置負載進行通斷切換和相序改變控制。
【專利說明】—種三相正反轉固體繼電器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及固體繼電器，尤其是涉及一種三相正反轉固體繼電器，具體是對上電延時互鎖以及斷電延時邏輯互鎖能力改進的三相正反轉固體繼電器。
【背景技術】
[0002]參閱圖1所示，三相正反轉固體繼電器一般包括有:輸入電路模塊、延時互鎖電路模塊、驅動電路模塊、功率組件模塊。輸入電路模塊將兩個寬範圍的輸入電壓信號轉換成一個固定電壓，該固定電壓用於提供延時互鎖電路模塊、驅動電路模塊的工作電源。外部控制信號直接控制或者間接通過輸入電路模塊控制延時互鎖電路模塊工作。延時互鎖電路模塊接收控制信號後延時一段時間再將控制信號傳輸給驅動電路模塊，由驅動電路模塊驅動功率組件模塊工作。功率組件模塊由多個功率組件和功率組件保護器件組成，功率組件模塊的作用是連接三相電與負載，通過控制功率組件模塊的通斷來實現控制三相電氣裝置運作與否(如三相電機的起停)，通過控制不同的功率組件模塊來改變加載在三相電氣裝置的相序(如改變三相電機上的相序)，從而並實現控制改變三相電氣裝置的一些運作狀態(如三相電機正轉或者反轉)。
[0003]參閱圖2所示是可實現該功能的其中一種基本電路圖。該三相正反轉固體繼電器通常由四個部分組成，分別是輸入電路模塊、上電延時互鎖電路模塊、驅動電路模塊、功率組件模塊。輸入的寬範圍電壓信號要求有一定的驅動能力，輸入電路模塊將一路輸入的寬範圍電壓信號轉換成一個固定的電壓，為內部其他電路模塊提供工作電源。上電延時互鎖電路模塊在接收到控制信號之後，對其進行一定時間的延時，同時通過互鎖電路鎖定另一路傳輸通道以防止其控制信號有效時輸出到驅動電路模塊。驅動電路模塊在接收控制信號之後，此時其中一個信號傳輸通道已經被鎖定，驅動電路模塊中光電隔離器件中的發光二極體工作。此時功率組件模塊若與三相電相連接，並且負載(三相電氣裝置，如三相電機)也已連接上線，那麼功率組件模塊中的一組功率器件將被驅動電路模塊觸發導通，實現三相電與負載正相序(反相序)的連接。當該固體繼電器正常工作時，給予另一路寬範圍電壓信號，由於內部的互鎖電路，將會將兩路控制信號輸出通道全部鎖定，功率組件模塊中的功率器件關斷，此時該固態繼電器處於截止導通狀態。
[0004]雖然圖2中所示的普通的具有上電延時互鎖的正反轉固態繼電器能夠實現負載相序切換，並且上電延時互鎖的功能在一定程度上消除了外部控制信號切換時導致的負載相間短路的問題。但是僅僅靠上電延時互鎖的功能並不能完全解決這個問題，由於上電延時互鎖電路在取消外部控制信號後，互鎖電路也停止工作，在工作環境惡劣的情況下，外部控制信號在切換的瞬間，由於幹擾的問題互鎖電路未工作，則可能出現誤觸發，從而導致負載相間短路。負載相間短路將導致各種安全事故。
[0005]因此，如何解決三相正反轉固體繼電器相序的安全切換已成為目前亟需解決的技術問題。實用新型內容
[0006]本實用新型的目的在於提供一種具有上電延時互鎖以及斷電延時邏輯互鎖功能的三相正反轉固態繼電器，即在延時互鎖電路模塊中額外增加斷電延時互鎖功能，通過上電延時互鎖以及斷電延時互鎖功能互相配合來解決三相正反轉固態繼電器在換相的時候，由誤觸發導致的負載相間短路的技術問題。
[0007]本實用新型具體採用如下技術方案來實現:
[0008]一種三相正反轉固體繼電器，包括:輸入電路模塊、延時互鎖電路模塊、驅動電路模塊、功率組件模塊，該輸入電路模塊、延時互鎖電路模塊、驅動電路模塊、功率組件模塊順次電連接。該延時互鎖電路模塊包括:由2個N溝道mos管組成邏輯互鎖電路、上電延時電路和斷電延時電路；具體是:輸入電路模塊的第一信號輸出通道的輸出端一路連接於第一N溝道mos管的漏極，另一路連接於第二 N溝道mos管的柵極，輸入電路模塊的第二信號輸出通道的輸出端一路連接於第二 N溝道mos管的漏極，另一路連接於第一 N溝道mos管的柵極，第一 N溝道mos管的漏極連接於驅動電路模塊的第一信號輸入通道的輸入端，第二 N溝道mos管的漏極連接於驅動電路模塊的第二信號輸入通道的輸入端，第一 N溝道mos管和第二 N溝道mos管的源極均接地，從而組成邏輯互鎖電路，並且輸入電路模塊的第一信號輸出通道和輸入電路模塊的第二信號輸出通道的輸出端分別連接有上電延時電路，第一 N溝道mos管和第二 N溝道mos管的柵極分別連接有斷電延時電路。
[0009]進一步的，該斷電延時電路具體是分別旁接第一 N溝道mos管和第二 N溝道mos管的柵極至地的一個串接RC電路單元。
[0010]進一步的，該上電延時電路具體是分別旁接輸入電路模塊的第一信號輸出通道和輸入電路模塊的第二信號輸出通道的輸出端至地的一個電容器件和分別串接於輸入電路模塊的第一信號輸出通道和輸入電路模塊的第二信號輸出通道中的一個電阻組成的RC延時電路單元。
[0011]進一步的，該輸入電路模塊的第一信號輸出通道和輸入電路模塊的第二信號輸出通道的輸出端分別串接有第一級電壓驅動單元，該第一信號輸出通道輸出端上串接的第一級電壓驅動單元後分別連接於第一 N溝道mos管的漏極和連接於第二 N溝道mos管的柵極的兩路上均分別串接有第二級電壓驅動單元，該第二信號輸出通道輸出端上串接的第一級電壓驅動單元後分別連接於第二 N溝道mos管的漏極和連接於第一 N溝道mos管的柵極的兩路上均分別串接有第二級電壓驅動單元。
[0012]進一步的，該電壓驅動單元是非反相緩衝器。
[0013]進一步的，該輸入電路模塊的第一信號輸出通道和輸入電路模塊的第二信號輸出通道的輸出端還分別串接有快速放電迴路。
[0014]進一步的，該輸入電路模塊包括有工作電壓穩壓電路和分別連接於兩個控制信號輸入通道上的輸入信號穩壓電路。
[0015]本實用新型的三相正反轉固體繼電器相比現有技術的三相正反轉固體繼電器而言，具有電路更穩定，上電和斷電時不會發生誤觸發的優點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1是三相正反轉固體繼電器的功能框圖；[0017]圖2是常見的一種三相正反轉固體繼電器的電路原理圖；
[0018]圖3是本實用新型一個優選實施例的三相正反轉固體繼電器的電路原理圖；
[0019]圖4是該實施例的輸入電路模塊的電路原理圖；
[0020]圖5是該實施例的延時互鎖電路模塊的電路原理圖；
[0021 ]圖6是該實施例的驅動電路模塊的電路原理圖；
[0022]圖7是該實施例的功率組件模塊的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0023]現結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型進一步說明。
[0024]參閱圖3-圖7所示，該實施例的三相正反轉固體繼電器與現有技術相同，同樣包括:輸入電路模塊1、延時互鎖電路模塊2、驅動電路模塊3、功率組件模塊4，該輸入電路模塊1、延時互鎖電路模塊2、驅動電路模塊3、功率組件模塊4順次電連接；不同之處在於:該實施例的延時互鎖電路模塊2是採用2個N溝道mos管來組成電壓驅動型的邏輯互鎖電路，而非圖2所示的三極體器件來實現的邏輯互鎖電路(電路穩定性更高)。此外，該實施例的延時互鎖電路模塊2除了常有的上電延時電路外，還額外包括有斷電延時電路，從而避免控制信號切換時誤觸發的發生。
[0025]參閱圖3和圖5所示,該延時互鎖電路模塊2包括:由2個N溝道mos管組成邏輯互鎖電路、上電延時電路和斷電延時電路；具體是:輸入電路模塊I的第一信號輸出通道的輸出端(電阻R8的一端)一路連接於N溝道mos管Q3的漏極,另一路連接於N溝道mos管Q4的柵極，輸入電路模塊I的第二信號輸出通道的輸出端(電阻R9的一端)一路連接於N溝道mos管Q4的漏極,另一路連接於N溝道mos管Q3的柵極,N溝道mos管Q3的漏極連接於驅動電路模塊3的第一信號輸入通道的輸入端，N溝道mos管Q4的漏極連接於驅動電路模塊3的第二信號輸入通道的輸入端，N溝道mos管Q3和N溝道mos管Q4的源極均接地，從而組成邏輯互鎖電路；並且輸入電路模塊I的第一信號輸出通道和輸入電路模塊I的第二信號輸出通道的輸出端分別連接有上電延時電路，N溝道mos管Q3和N溝道mos管Q4的柵極分別連接有斷電延時電路。
[0026]優選的，該斷電延時電路具體是分別旁接N溝道mos管Q3和N溝道mos管Q4的柵極至地的一個RC電路單元(分別是串聯的電容C6、電阻R12和串聯的電容C7、電阻R13)。當然的，也可採用其他儲能放電單元來替代該斷電延時電路。
[0027]與現有技術類似的，該上電延時電路具體是分別旁接輸入電路模塊I的第一信號輸出通道和輸入電路模塊I的第二信號輸出通道的輸出端至地的一個電容器件(分別是電容C4和電容C5 )和串接於通道的電阻器件(分別是電阻Rl5和電阻Rl7 )。當然的，也可採用其他儲能充電單元來替代該上電延時電路。
[0028]優選的，為提高驅動能力，使得控制信號在傳輸的過程中不需要過多的考慮其的驅動能力，可以在信號通道中串接電壓驅動單元來進行信號驅動，該電壓驅動單元優選採用非反相緩衝器，如4050緩衝器；在不考慮成本的情況下，當然也可以是其他類型的N溝道來替代。具體的:該輸入電路模塊I的第一信號輸出通道和輸入電路模塊I的第二信號輸出通道的輸出端分別連接有第一級電壓驅動單元(分別是緩衝器IC1_4和IC1_6)，該第一信號輸出通道輸出端上串接的第一級電壓驅動單元(緩衝器IC1_4)後分別連接於N溝道mos管Q3的漏極和連接於N溝道mos管Q4的柵極的兩路上均分別串接有第二級電壓驅動單元(分別是緩衝器IC1_3和IC1_5)，該第二信號輸出通道輸出端上串接的第一級電壓驅動單元(緩衝器IC1_6)後分別連接於N溝道mos管Q4的漏極和連接於N溝道mos管Q3的柵極的兩路上均分別串接有第二級電壓驅動單元(分別是緩衝器IC1_1和IC1_2)。
[0029]該實施例中的最佳電路中引入了電壓驅動單元來增加驅動能力，因此上述的上電延時電路則可以連接在第一級和第二級電壓驅動單元之間的位置。另外優選的，為了防止在該通道控制信號撤銷後，斷電延時電路的有效工作，在4個第二級電壓驅動單元輸出端與N溝道mos管Q3和N溝道mos管Q4的柵極之間還串接正向連接的二極體D8、D10、D12、D13。此外，該輸入電路模塊I的第一信號輸出通道和輸入電路模塊I的第二信號輸出通道的輸出端還分別串接有快速放電迴路，即在緩衝器IC1_3和緩衝器IC1_1輸入端的電阻R15和R17上並聯一個二極體D9和Dll組成快速放電迴路，以在輸入電路模塊I的第一信號輸出通道或第二信號輸出通道的控制信號撤銷後，該快速放電迴路可以迅速拉低上電延時電路中儲能電容C4和C5兩端的電壓，消除其對後一級電路的幹擾。
[0030]在該實施例的三相正反轉固體繼電器，當輸入埠 Jl連接的外部控制信號其中一路有效時，通過該輸入電路模塊I將該控制信號轉換成一個固定電壓，給延時互鎖電路模塊2和驅動電路模塊3提供工作電源，且通過輸入信號穩壓電路將轉換過後的控制信號再輸送延時互鎖電路模塊2的邏輯互鎖電路。具體的，參閱圖4，該輸入電路模塊I包括有(位於圖中上方位置的)均連接於兩個控制信號輸入通道上(輸入埠 Jl的1，3腳)工作電壓穩壓電路和(位於圖中上方位置的)分別連接於兩個控制信號輸入通道上的輸入信號穩壓電路。工作電壓穩壓電路可以類似現有技術中的由TVS管Tl和三極體Ql組成的穩壓電路，輸入信號穩壓電路可以由兩個穩壓管(如第一路的穩壓管D4、D5)和一個電阻(如第一路的電阻R8)組成的穩壓電路。
[0031]參閱圖5所示，該延時互鎖電路模塊2接收經輸入電路模塊I的第一信號輸出通道的輸出端(電阻R8的一端)穩壓後輸入的控制信號後，通過第一級電壓驅動單元(緩衝器IC1_4)後分成兩路，一路經由上電延時電路後再通過第二級電壓驅動單元(緩衝器IC1_3)分成兩路，一路連接到N溝道mos管Q4的邏輯互鎖電路，另一路輸出到驅動電路模塊3的第一信號輸入通道的輸入端(三極體Q2的基極)，通過第一級電壓驅動單元(緩衝器IC1_4)的另一路控制信號經由第二級電壓驅動單元(緩衝器IC1_5)連接到N溝道mos管Q4的邏輯互鎖電路；延時互鎖電路模塊2接收經輸入電路模塊I的第二信號輸出通道的輸出端(電阻R9的一端)後的電路結構與之對稱，一起構成互為邏輯互鎖的電路，不再一一說明。該邏輯互鎖電路主要由N溝道的mos管以及其他必要器件組成。此外，該邏輯互鎖電路的N溝道的mos管Q3、Q4的柵極均連接有斷電延時電路，即使在控制信號去掉之後，斷電延時電路的儲能電容上的能量足夠支持N溝道的mos管Q3、Q4工作一段時間，即鎖定對應一路的控制信號傳輸通道。
[0032]參閱圖6所示，該驅動電路模塊3的第一信號輸入通道的輸入端(三極體Q2的基極)或第二信號輸入通道的輸入端(三極體Q5的基極)在接收到控制信號之後，對應的一組光電耦合隔離器件工作，此時功率組件模塊4中對應的功率組件可以被觸發導通。該驅動電路模塊3的電路與現有技術類似，於此不再詳細展開說明。
[0033]參閱圖7所示，該功率組件模塊4連接三相電和負載(三相電氣裝置)，其內部有兩組功率組件及其保護電路。通過不同組功率組件的導通，可實現負載上加載的三相電的相序的不同。該功率組件模塊4的電路也與現有技術類似，於此不再詳細展開說明。
[0034]綜上可見，該實施例的三相正反轉固體繼電器與現有技術的三相正反轉固體繼電器相比，具有如下優點:
[0035]1、該實施例的延時互鎖電路模塊中採用N溝道mos管組成電壓驅動的邏輯互鎖電路，電路更加穩定；
[0036]2、該實施例的延時互鎖電路模塊中加入斷電延時電路，從而具有斷電延時互鎖功能，可以有效的持續鎖定對應的控制信號傳輸通道，防止在控制信號切換過程中發生功率組件誤導通，而且還可以根據需求，合理設定延時時間；
[0037]3、該實施例的延時互鎖電路模塊中，對於控制信號的傳輸使用了緩衝器(如非反相緩衝器)，使得控制信號在傳輸的過程中不需要過多的考慮其的驅動能力；
[0038]4、該實施例的延時互鎖電路模塊中，上電延時電路具有斷電後快速放電迴路。在控制信號撤銷後，該快速放電迴路可以迅速拉低上電延時電路中儲能電容兩端的電壓，消除其對後一級電路的幹擾。
[0039]儘管結合優選實施方案具體展示和介紹了本實用新型，但所屬領域的技術人員應該明白，在不脫離所附權利要求書所限定的本實用新型的精神和範圍內，在形式上和細節上可以對本實用新型做出各種變化，均為本實用新型的保護範圍。
【權利要求】
1.一種三相正反轉固體繼電器，包括:輸入電路模塊、延時互鎖電路模塊、驅動電路模塊、功率組件模塊，該輸入電路模塊、延時互鎖電路模塊、驅動電路模塊、功率組件模塊順次電連接，其特徵在於:該延時互鎖電路模塊包括:由2個mos管組成邏輯互鎖電路、上電延時電路和斷電延時電路；具體是:輸入電路模塊的第一信號輸出通道的輸出端一路連接於第一 N溝道mos管的漏極，另一路連接於第二 N溝道mos管的柵極，輸入電路模塊的第二信號輸出通道的輸出端一路連接於第二 N溝道mos管的漏極，另一路連接於第一 N溝道mos管的柵極，第一 N溝道mos管的漏極連接於驅動電路模塊的第一信號輸入通道的輸入端，第二 N溝道mos管的漏極連接於驅動電路模塊的第二信號輸入通道的輸入端，第一電壓導通型mos管和第二電壓導通型mos管的源極均接地，從而組成邏輯互鎖電路，並且輸入電路模塊的第一信號輸出通道和輸入電路模塊的第二信號輸出通道的輸出端分別連接有上電延時電路，第一電壓導通型mos管和第二電壓導通型mos管的柵極分別連接有斷電延時電路。
2.根據權利要求1所述的三相正反轉固體繼電器，其特徵在於:該斷電延時電路具體是分別旁接第一 N溝道mos管和第二 N溝道mos管的柵極至地的一個串接RC電路單元。
3.根據權利要求2所述的三相正反轉固體繼電器，其特徵在於:該上電延時電路具體是分別旁接輸入電路模塊的第一信號輸出通道和輸入電路模塊的第二信號輸出通道的輸出端至地的一個電容器件和分別串接於輸入電路模塊的第一信號輸出通道和輸入電路模塊的第二信號輸出通道中的一個電阻組成的RC延時電路單元。
4.根據權利要求1或2或3所述的三相正反轉固體繼電器，其特徵在於:該輸入電路模塊的第一信號輸出通道和輸入電路模塊的第二信號輸出通道的輸出端分別串接有第一級電壓驅動單元，該第一信號輸出通道輸出端上串接的第一級電壓驅動單元後分別連接於第一 N溝道mos管的漏極和連接於第二 N溝道mos管的柵極的兩路上均分別串接有第二級電壓驅動單元，該第二信號輸出通道輸出端上串接的第一級電壓驅動單元後分別連接於第二電壓導通型mos管的漏極和連接於第一 N溝道mos管的柵極的兩路上均分別串接有第二級電壓驅動單元。
5.根據權利要求4所述的三相正反轉固體繼電器，其特徵在於:該電壓驅動單元是非反相緩衝器。
6.根據權利要求4所述的三相正反轉固體繼電器，其特徵在於:該輸入電路模塊的第一信號輸出通道和輸入電路模塊的第二信號輸出通道的輸出端還分別連接有快速放電迴路。
7.根據權利要求1或2或3所述的三相正反轉固體繼電器，其特徵在於:該輸入電路模塊包括有工作電壓穩壓電路和分別連接於兩個控制信號輸入通道上的輸入信號穩壓電路。
【文檔編號】H03K17/78GK203734645SQ201420107646
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年3月11日 優先權日:2014年3月11日
【發明者】曾志銘, 金峻 申請人:庫頓電子科技（廈門）有限公司