專利名稱：一種直流固態繼電器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及ー種繼電器，具體涉及ー種直流固態繼電器，用于飛機、艦船、車輛及エ業自動化等領域開關控制。
背景技術：
相比傳統電磁線圈帶觸點繼電器，固態繼電器具有壽命長、可靠性高、控制功率小、開關速度快，電磁干擾小、無噪聲、無火花等優點。現在的直流固態繼電器其電子開關器件從可控硅、晶體管逐漸發展到了采用大功率MOSFET器件，實現了大功率高耐壓。然而現在的直流固態繼電器由于采用了単一的M0SFET，因此其功率端均具有方向性，限制了繼電器的使用，不能完全替換現有的電磁線圈帶觸點繼電器。現有的固態繼電器輸入控制端采用光隔技術降低了可靠性，且需提供額外的偏置電源。現有的具有過流短路保護功能的固 態繼電器，不能實現短路保護自鎖功能。例如，中國專利申請號為200510021484. 9
公開日為2007年2月14日、專利名稱
是“直流固態繼電器”的申請案公開了ー種直流固態繼電器，該繼電器實現過流短路保護，采用了 MOS開關管。其不足之處在于，它采用單向MOS功率管，不能實現直流電流的雙向導通，不能完全替換現有的電磁線圈帶觸點繼電器。又如，中國專利申請號為200820115691. X
公開日為2009年10月21日、專利名稱
是“交直流過流保護固態繼電器”的申請案公開了ー種交直流過流保護固態繼電器，該繼電器實現過流短路保護，具有直流雙向導通功能。其不足之處在于，它采用ニ極管構成的橋式全波整流器，導通壓降大，功耗高。另ー不足在于，它采用額外的外部電源給電路供電，増加固態繼電器的外部引腳，對外部應用要求較高。
實用新型內容針對現有技術存在的不足，本實用新型目的是提供ー種具有雙向導通性能，短路保護自鎖，無需額外提供偏置電源的直流固態繼電器。為了實現上述目的，本實用新型是通過如下的技術方案來實現本實用新型包括殼體封裝和安裝在殼體封裝內的隔離控制電路及功率開關電路；隔離控制電路包括輸入端接控制電源輸入端VCC、GND的DC-DC電源電路、輸入端接控制電源輸入端VCC的光電轉換電路、短路信號采集電路、與短路信號采集電路輸出端相連接的信號鎖存電路和與信號鎖存電路及光電轉換電路輸出端相連接的驅動電路；功率開關電路包括第一電流采樣電阻及與第一電流采樣電阻一端相連接的第二電流采樣電阻和柵極均接驅動電路輸出端的第一功率場效應管及第ニ功率場效應管；第一電流采樣電阻與第二電流采樣電阻的公共端為DC-DC電源電路的輸出地，第一電流采樣電阻及第ニ電流采樣電阻的另一端分別與短路信號采集電路輸入端相連接；第一功率場效應管的源極接第一電流采樣電阻與短路信號采集電路的公共端，第一功率場效應管的漏極為直流固態繼電器的開關其中ー個輸出端；所述第二功率場效應管的源極接第二電流采樣電阻與短路信號采集電路的公共端，第二功率場效應管的漏極為直流固態繼電器的開關另外ー個輸出端。本實用新型采用大功率高耐壓功率場效應管作為固態繼電器的開關，兩功率場效應管的漏極分別作為固態繼電器的開關的兩端點，源極通過兩個電流采樣電阻相連，使本實用新型的直流固態繼電器具有雙向導通性，與普通電磁繼電器應用習慣完全兼容。上述驅動電路與第一功率場效應管的柵極及第ニ功率場效應管的柵極之間分別設有第一柵極電阻及第ニ柵極電阻。用于控制功率場效應管開關的上升及下降時間，提高固態繼電器的電磁兼容性。上述殼體封裝包括殼體和灌封于殼體內的灌封膠。本實用新型的有益效果如下(I)本實用新型直流固態繼電器采用兩級大功率場效應管電路，具有導通電流無方向性，導通內阻小，功耗低等優點； (2)本實用新型直流固態繼電器的功率場效應管電路，靜態漏電流僅為I微安，比通常的功率管電路的100微安漏電流小了 100倍；(3)本實用新型的直流固態繼電器具有短路立即保護鎖存功能；(4)本實用新型的直流固態繼電器采用DC-DC電源電路，控制端與功率端完全電氣隔離，與普通電磁繼電器應用習慣完全兼容。
圖I為本實用新型的電路框圖；圖2為本實用新型的電路原理圖。圖中各標號殼體封裝1，隔離控制電路2，功率開關電路3，光電轉換電路21，DC-DC電源電路22，信號鎖存電路23，短路信號采集電路24，驅動電路25，第一柵極電阻31，第二柵極電阻32，第一功率場效應管33，第二功率場效應管34，第一電流采樣電阻35，第二電流采樣電阻36。
具體實施方式
為使本實用新型實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體實施方式
，進ー步闡述本實用新型。參見圖1，本實用新型包括殼體封裝I、安裝在殼體封裝I內的隔離控制電路2及功率開關電路3、控制電源輸入端VCC、GND和直流固態繼電器的開關兩個輸出端K1、K2。其中，殼體封裝I包括殼體和灌封于殼體內的灌封膠。參見圖2，隔離控制電路2包括光電轉換電路21、DC-DC電源電路22、信號鎖存電路23、短路信號采集電路24和驅動電路25 ;功率開關電路3包括第一功率場效應管33、第ニ功率場效應管34、第一電流采樣電阻35、第二電流采樣電阻36、第一柵極電阻31和第二柵極電阻32。光電轉換電路21的輸入端接控制電源輸入VCC，輸出端接驅動電路25輸入端A ；DC-DC電源電路22輸入端接控制電源輸入VCC、GND，輸出端輸出9V隔離電源；信號鎖存電路23輸入端接短路信號采集電路24的輸出端F，輸出端接驅動電路25輸入端B ;短路信號米集電路24輸出端接信號鎖存電路23,輸入端D接第一電流米樣電阻35的一端,輸入端E接第二電流米樣電阻36的一端；驅動電路25輸入端A接光電轉換電路21的輸出端，輸入端B接信號鎖存電路23的輸出端，輸出端C接第一柵極電阻31及第ニ柵極電阻32的一端；第一柵極電阻31的一端接驅動電路25的輸出端C，另一端接第一功率場效應管33的柵極；第二柵極電阻32的一端接驅動電路25的輸出端C，另一端接第二功率場效應管34的柵極；第一功率場效應管33的源極接第一電流采樣電阻35的一端及短路信號采集電路24的輸入端D，漏極為固態繼電器開關一端K1，柵極接第一柵極電阻31的另一端；第二功率場效應管34的源極接第二電流采樣電阻36的一端及短路信號采集電路24的輸入端E，漏極為固態繼電器開關另一端K2，柵極接第二柵極電阻32的另一端；第一電流采樣電阻35的一端接第一功率場效應管33的源極及短路信號采集電路24的輸入端D，另一端為DC-DC電源電路+9V的輸出地，接第二電流采樣電阻36的一端；第二電流采樣電阻36的一端接第二功率場效應管34的源極及短路信號采集電路24的輸入端E，另一端為DC-DC電源電路+9V的輸出地，接第一電流米樣電阻35的一端。其中，光電轉換電路21由光電耦合器件、電阻、電容組成，用于檢測控制電壓輸入信號，根據控制輸入信號的有無輸出高低電平的邏輯量A到驅動電路25，若檢測到有控制 電壓輸入信號，貝1J光電轉換電路21輸出高電平,反之，則輸出低電平。DC-DC電源電路22為所有的控制電路提供+9V隔離供電電源，隔離電源地為第一電流采樣電阻35與第二電流采樣電阻36相連端。短路信號采集電路24采集第一電流采樣電阻35及第一電流采樣電阻35上的短路過流信號，當電路短路時，流過第一電流采樣電阻35及第ニ電流采樣電阻36上的過流電流使第一電流采樣電阻35、第二電流采樣電阻36兩端產生電壓大于設置的正常電壓，則短路信號采集電路24輸出端F輸出高電平信號，反之，無過流電流吋，短路信號采集電路24輸出端F輸出低電平信號。信號鎖存電路23根據短路信號采集電路24輸出的電平信號判斷是否短路，將短路信號采集電路24輸出端F的短路信號鎖存，輸出到驅動電路25輸入端B。驅動電路25為組合邏輯電路，根據輸入端A及輸入端B的狀態，輸出驅動電壓，控制第一功率場效應管33、第二功率場效應管34的通斷。柵極電阻(31、32)串聯在功率場效應管(33、34)的柵極與驅動電路25輸出端C之間，用于控制功率場效應管(33、34)開關的上升及下降時間，提高固態繼電器的電磁兼容性。本實用新型采用大功率高耐壓功率場效應管作為固態繼電器的開關，兩功率場效應管的漏極分別作為固態繼電器的開關的兩端點，源極通過兩個電流采樣電阻相連，使本實用新型的直流固態繼電器具有雙向導通性，與普通電磁繼電器應用習慣完全兼容。本實施例采用兩個功率場效應管作為開關管，可采用多個功率場效應管并聯的方式為了提高固態繼電器的導通電流。以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特征和本實用新型的優點。本行業的技術人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內。本實用新型要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
權利要求1.ー種直流固態繼電器，其特征在于，包括殼體封裝(I)和安裝在殼體封裝(I)內的隔離控制電路(2)及功率開關電路(3)； 所述隔離控制電路(2)包括輸入端接控制電源輸入端VCC、GND的DC-DC電源電路(22)、輸入端接所述控制電源輸入端VCC的光電轉換電路(21)、短路信號采集電路(24)、與短路信號采集電路(24 )輸出端相連接的信號鎖存電路(23 )和與信號鎖存電路(23 )及光電轉換電路(21)輸出端相連接的驅動電路(25)； 所述功率開關電路(3)包括第一電流采樣電阻(35)及與第一電流采樣電阻(35) —端相連接的第二電流采樣電阻(36)和柵極均接驅動電路(25)輸出端的第一功率場效應管(33)及第ニ功率場效應管(34);所述第一電流采樣電阻(35)與第二電流采樣電阻(36)的公共端為DC-DC電源電路(22)的輸出地，第一電流采樣電阻(35)及第ニ電流采樣電阻(36)的另一端分別與短路信號采集電路(24)輸入端相連接；所述第一功率場效應管(33)的源極接第一電流采樣電阻(35)與短路信號采集電路(24)的公共端，第一功率場效應管(33)的漏極為直流固態繼電器的開關其中ー個輸出端；所述第二功率場效應管(34)的源極接第二電流采樣電阻(36)與短路信號采集電路(24)的公共端，第二功率場效應管(34)的漏極為直流固態繼電器的開關另外ー個輸出端。
2.根據權利要求I所述的直流固態繼電器，其特征在于，所述驅動電路(25)與第一功率場效應管(33)的柵極及第ニ功率場效應管(34)的柵極之間分別設有第一柵極電阻(31)及第ニ柵極電阻(32)。
3.根據權利要求I或2所述的直流固態繼電器，其特征在于，所述殼體封裝(I)包括殼體和灌封于殼體內的灌封膠。
專利摘要本實用新型公開了一種直流固態繼電器，包括殼體封裝和隔離控制電路及功率開關電路；隔離控制電路包括DC-DC電源電路、光電轉換電路、短路信號采集電路、信號鎖存電路和驅動電路；功率開關電路包括第一、二電流采樣電阻和第一、第二功率場效應管，第一、二電流采樣電阻的另一端分別與短路信號采集電路輸入端相連，第一功率場效應管源極接第一電流采樣電阻與短路信號采集電路公共端，漏極為直流固態繼電器的開關一個輸出端，第二功率場效應管源極接第二電流采樣電阻與短路信號采集電路公共端，漏極為直流固態繼電器的開關另一輸出端。本實用新型具有雙向導通、短路保護自鎖，無需額外提供偏置電源等優點。
文檔編號H03K17/785GK202602609SQ20122017006
公開日2012年12月12日 申請日期2012年4月20日 優先權日2012年4月20日
發明者朱軍 申請人:上海尊瑞電子有限公司