[发明专利]一种交流固态继电器

说明书

技术领域

本发明属于电子技术领域，涉及一种交流固态继电器。

背景技术

固态继电器作为电子开关，其通与断无机械接触部件，比普通电磁继电器工作可靠、开关速度快、无噪声与火化，加上控制电流较小，能与CMOS电路兼容。因此，固态继电器已广泛应用于计算机接口装置、电炉加热恒温系统、遥控系统、工业自动化装置、照明舞台灯光控制、仪器仪表、自动洗衣机、保安系统，以及作为电网功率因素补偿的电力电容的切换开关等。另外，在化工、防爆、防潮、防腐蚀或需要与强电隔离的场合都有着广泛的用途。

固态继电器是一种由固态电子组件组成的新型无触点开关，利用电子组件的开关特性，达到无触点、无火花而接通和断开重负载的目的。因此，它被称作为“无触点电子开关”，固态继电器在很多场合可取代普通电磁继电器。

固态继电器一般由控制部分、光电耦合器隔离部分及功率输出控制部分组成。根据实际应用，负载的供电电源无论是交流电还是直流电，在制作时选用不同类型的光电耦合器及功率输出控制元件。供电电源为交流时，光电耦合器可选用MOC306x系列(受光器件可看作光控的双向触发二极管)，功率控制元件可用单向晶闸管或双向晶闸管。

经过多种方案试验、比较和分析，本发明仅使用少量普通元器件实现了装置结构简单、造价低的要求。

以下详细说明这种交流固态继电器制作的涉及相关技术。

发明内容

发明目的及有益效果：本发明可作为电子控制开关，其通断无机械接触部件，比普通电磁继电器工作可靠、开关速度快、无噪声与火化，控制电压范围宽、控制电流较小，能与CMOS电路兼容。因此，固态继电器可应用于计算机接口装置、电炉加热恒温控制系统、遥控系统、工业自动化装置、照明舞台灯光控制、仪器仪表、自动洗衣机、保安系统等。另外，交流固态继电器在化工、防爆、防潮、防腐蚀或需要与强电隔离的场合都有着广泛用途。

技术特征：交流固态继电器，由输入电路、光电耦合器、双向晶闸管触发电路及其功率输出负载电路、保护电路组成，输入电路由分立元件构成恒流电路，其特征是：硅晶体管BG1的集电极同接硅晶体管BG2基极和电阻R1的一端，电阻R1的另一端同接输入端(IN)和光电耦合器(G1)的1脚，硅晶体管BG2的集电极接光电耦合器(G1)的2脚，硅晶体管BG1的基极同接硅晶体管BG2的发射极和电阻R2的一端，电阻R2的另一端与硅晶体管BG1的发射极、电路地(GND)相连。

其他部分电路中元器件相互之间的连接关系

1.双向晶闸管触发电路及其功率输出负载电路，其连接关系是：双向晶闸管(BT)的控制极(G)串接电阻R3后接光电耦合器(G1)的4脚，光电耦合器(G1)的6脚同接双向晶闸管(BT)的第一阳极(T1)和白炽灯(HL)的一端，白炽灯(HL)的另一端接市电的火线端(L)，双向晶闸管(BT)的第二阳极(T2)接市电的零线端(N)。

2.保护电路中的电阻R4的一端接双向晶闸管(BT)的第一阳极(T1)，电阻R4的另一端接电容C1一端，电容C1另一端接双向晶闸管(BT)的第二阳极(T2)。

电路工作原理

交流固态继电器由电阻R1、电阻R2、硅晶体管BG1、硅晶体管BG2构成恒流电路，保证了控制电压在大范围变动时，光电耦合器G1能够可靠工作。在控制端加上电压时，电流流过电阻R1使硅晶体管BG2导通，则硅晶体管BG1也导通，硅晶体管BG1发射极与基极间电压始终保持在0.6V，即：电阻R2两端电压约为0.6V，所以流过电阻R2的电流为0.6V/R2，那么流过光电耦合器G1的电流也为0.6V/R2，基本不随控制电压的变化而变化。当电路中的电阻R1为51Ω，控制电压可在3～28V之间变化，硅晶体管BG2的集电极电流维持约为10mA，电流的变化量不超过±1mA。光电耦合器G1实现了以光为介质的信号传输，使输入/输出端能够可靠隔离，隔离区的耐压大于1kV。功率控制元件选用双向晶闸管(BT)，电阻R3为触发限流电阻，电阻R4与电容C1串联后用来吸收电路中的瞬间峰值电压，从而保护双向晶闸管(BT)不被击穿。

附图说明

1.附图是交流固态继电器的电路工作原理图。

2.附图中的G1为光电耦合器，其为6只引脚，实际使用1脚、2脚、4脚和6脚，3脚和5脚为空脚。

具体实施方式

以下结合说明书的附图和实施例对本发明的相关技术作进一步的描述。

元器件的选择及其技术参数

1.BG1、BG2均选用2CS9013型NPN晶体管，要求放大倍数β≥150。