本實(shí)用新型涉及一種交流24V開關(guān)具有電流隔離型的SSR控制器。

背景技術(shù)：

隨著微電子技術(shù)、電子計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代通訊技術(shù)、光電子技術(shù)以及空間技術(shù)的飛速發(fā)展，對(duì)繼電器技術(shù)提出了新的要求，新工藝、新技術(shù)的發(fā)展無疑對(duì)繼電器技術(shù)的發(fā)展起到促進(jìn)作用。微電子技術(shù)和超大規(guī)模IC的飛速發(fā)展對(duì)繼電器也提出了新的要求。第一是小型化和片狀化。如IC封裝的軍用TO－5(8.5×8.5×7.0mm)繼電器，它具有很高的抗振性，可使設(shè)備更加可靠；第二是組合化和多功能化，能與IC兼容、可內(nèi)置放大器，要求靈敏度提高到微瓦級(jí)；第三是全固體化。固體繼電器靈敏度高，可防電磁干擾和射頻干擾。計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及使得微機(jī)用繼電器的需求量顯著增加，帶微處理器的繼電器將迅速發(fā)展。80年代初，美國生產(chǎn)的數(shù)字式時(shí)間繼電器就可用指令對(duì)繼電器進(jìn)行控制，繼電器與微處理器的組合發(fā)展，可形成一個(gè)小巧完善的控制系統(tǒng)。由計(jì)算機(jī)控制的工業(yè)機(jī)器人目前以每年3.5％的速度增長，現(xiàn)在，計(jì)算機(jī)控制的生產(chǎn)體制已能在一條生產(chǎn)線上生產(chǎn)多種低成本的繼電器，并可自動(dòng)完成多種操作及測試工作。通訊技術(shù)的發(fā)展對(duì)繼電器的發(fā)展具有深遠(yuǎn)的意義。一方面是由于通訊技術(shù)的迅速發(fā)展使整個(gè)繼電器的應(yīng)用增加。另一方面，由于光纖將是未來信息社會(huì)傳輸?shù)闹鲃?dòng)脈，在光纖通訊、光傳感、光計(jì)算機(jī)、光信息處理技術(shù)的推動(dòng)下將出現(xiàn)光纖繼電器、舌簧管光纖開關(guān)等新型繼電器。電磁繼電器(EMR)從最初使用電話繼電器算起，至今已有150多年的歷史了。伴隨著電子工業(yè)的發(fā)展，特別是20世紀(jì)70年代初期光耦合技術(shù)的突破，使固態(tài)繼電器(SSR，亦稱電子繼電器)異軍突起。同傳統(tǒng)繼電器相比，它具有壽命長、結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、性能可靠等優(yōu)點(diǎn)。固態(tài)繼電器沒有機(jī)械開關(guān)，而且具有諸如與微處理器高度兼容、速度快、抗沖擊、耐振、低漏電等重要特性。同時(shí)，由于這種產(chǎn)品沒有機(jī)械接點(diǎn)，不產(chǎn)生電磁噪聲，從而不需要附加諸如電阻和電容等元件來保持靜音。而傳統(tǒng)繼電器則需要這些附加元件，因此，傳統(tǒng)繼電器往往笨重而復(fù)雜，且成本較高。

傳統(tǒng)的SSR固態(tài)繼電器，一般由分立元器件、膜固定電阻網(wǎng)絡(luò)和芯片，采用混合工藝組裝來實(shí)現(xiàn)控制回路(輸入電路)與負(fù)載回路(輸出電路)的電隔離及信號(hào)耦合，由固態(tài)器件實(shí)現(xiàn)負(fù)載的通斷切換功能，內(nèi)部無任何可動(dòng)部件。一般采用以上各種技術(shù)分別對(duì)應(yīng)不同的應(yīng)用場合，技術(shù)發(fā)展已經(jīng)相對(duì)比較成熟，而且在行業(yè)內(nèi)已經(jīng)具有一定的標(biāo)準(zhǔn)和通用性，但普遍還存在以下缺點(diǎn)。

（1）導(dǎo)通后的管壓降大，可控硅或雙相控硅的正向降壓可達(dá)1~2V，一般功率場效應(yīng)管的導(dǎo)通電阻也較機(jī)械觸點(diǎn)的接觸電阻大。

（2）半導(dǎo)體器件關(guān)斷后仍可有數(shù)微安至數(shù)毫安的漏電流，因此不能實(shí)現(xiàn)理想的電隔離。

（3）由于管壓降大，導(dǎo)通后的功耗和發(fā)熱量也大，大功率固態(tài)繼電器的體積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于同容量的電磁繼電器，成本也較高。

（4）固態(tài)繼電器對(duì)過載有較大的敏感性，必須用快速熔斷器或RC阻尼電路對(duì)其進(jìn)行過載保護(hù)。固態(tài)繼電器的負(fù)載與環(huán)境溫度明顯有關(guān)，溫度升高，負(fù)載能力將迅速下降。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實(shí)用新型的目的在于提供一種交流24V開關(guān)具有電流隔離型的SSR控制器，以便于安全、可靠、便捷地對(duì)機(jī)電設(shè)備進(jìn)行無觸點(diǎn)控制。

為實(shí)現(xiàn)上述目的本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種交流24V開關(guān)具有電流隔離型的SSR控制器，其特征在于：包括一振蕩器，所述振蕩器的輸出端與信號(hào)開關(guān)器的輸入端連接，提供一振蕩信號(hào)；所述信號(hào)開關(guān)器的使能端EN與D觸發(fā)器的輸出端Q連接，所述信號(hào)開關(guān)器的輸出端YO、Y1連接至第一變壓器的一次側(cè)，在使能端EN輸入低電平時(shí)信號(hào)開關(guān)器處于正常工作狀態(tài)，輸出端YO、Y1產(chǎn)生一高頻電壓信號(hào)，在使能端EN輸入高電平時(shí)信號(hào)開關(guān)器處于無效狀態(tài)，輸出端YO、Y1不產(chǎn)生任何信號(hào)；所述第一變壓器的二次側(cè)與整流倍壓電路的輸入端連接，所述整流倍壓電路對(duì)第一變壓器的二次側(cè)的高頻電壓信號(hào)進(jìn)行整流和倍壓處理，輸出直流信號(hào)；所述整流倍壓電路的輸出端與用于控制第一功率MOS管和第二功率MOS管的驅(qū)動(dòng)電路的輸入端連接，所述第一功率MOS管的源極、第二功率MOS管的源極與觸發(fā)電路的H0輸出端連接，所述第一功率MOS管的柵極、第二功率MOS管的柵極與觸發(fā)電路的L0輸出端連接；所述第一功率MOS管的漏極與第二變壓器的二次側(cè)的一端連接，所述第二變壓器的二次側(cè)的另一端與電磁繼電器的線圈的一端連接，所述電磁繼電器的線圈的另一端與第二功率MOS管的漏極連接，所述電磁繼電器的常閉觸點(diǎn)與第二變壓器的一次側(cè)的一端連接，所述電磁繼電器的常開觸點(diǎn)與用電設(shè)備的一輸入電連接，所述用電設(shè)備的另一輸入端與第二變壓器的一次側(cè)的另一端連接，所述第二變壓器的一次側(cè)還連接至市電。

進(jìn)一步的，還包括一備用電池，所述第二變壓器的二次側(cè)與整流電路連接，所述整流電路與所述備用電池連接，所述備用電池作為經(jīng)一逆變電路與所述用電設(shè)備連接，為其供電。

進(jìn)一步的，所述第一功率MOS管和第二功率MOS管采用IPB100N10S3-05功率場效應(yīng)管。

進(jìn)一步的，所述第一變壓器的匝數(shù)比為1:3。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果：結(jié)合了傳統(tǒng)的SSR以及現(xiàn)代電子技術(shù)和集成電路，為住宅及商業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域提供了更安全、更可靠、更靈活的無觸點(diǎn)控制方式。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實(shí)用新型一實(shí)施例的整流倍壓電路的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本實(shí)用新型一實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。

請(qǐng)參照?qǐng)D1，本實(shí)施例提供一種交流24V開關(guān)具有電流隔離型的SSR控制器，其特征在于：包括一振蕩器，所述振蕩器的輸出端與信號(hào)開關(guān)器的輸入端連接，提供一頻率為300KHz、占空比為50%的振蕩信號(hào)；所述信號(hào)開關(guān)器的使能端EN與D觸發(fā)器的輸出端Q連接，所述信號(hào)開關(guān)器的輸出端YO、Y1連接至第一變壓器T1的一次側(cè)，在使能端EN輸入低電平時(shí)信號(hào)開關(guān)器處于正常工作狀態(tài)，輸出端YO、Y1產(chǎn)生一接近3V的高頻電壓信號(hào)，在使能端EN輸入高電平時(shí)信號(hào)開關(guān)器處于無效狀態(tài)，輸出端YO、Y1不產(chǎn)生任何信號(hào)；所述第一變壓器的二次側(cè)與整流倍壓電路的輸入端連接，第一變壓器的匝數(shù)比為1:3，因此其二次側(cè)產(chǎn)生10V左右的高頻電壓，所述整流倍壓電路對(duì)第一變壓器的二次側(cè)的高頻電壓信號(hào)進(jìn)行整流和倍壓處理，輸出18V的直流信號(hào)作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)；所述整流倍壓電路的輸出端與用于控制第一功率MOS管和第二功率MOS管的驅(qū)動(dòng)電路的輸入端連接，所述第一功率MOS管的源極、第二功率MOS管的源極與驅(qū)動(dòng)電路的第一輸出端連接，所述第一功率MOS管的柵極、第二功率MOS管的柵極與驅(qū)動(dòng)電路的第二輸出端連接；所述第一功率MOS管的漏極與第二變壓器T2的二次側(cè)的一端連接，所述第二變壓器的二次側(cè)的另一端與電磁繼電器的線圈L1的一端連接，所述電磁繼電器的線圈L1的另一端與第二功率MOS管的漏極連接，所述電磁繼電器的常閉觸點(diǎn)與第二變壓器的一次側(cè)的一端連接，所述電磁繼電器的常開觸點(diǎn)與用電設(shè)備的一輸入電連接，所述用電設(shè)備的另一輸入端與第二變壓器的一次側(cè)的另一端連接，所述第二變壓器的一次側(cè)還連接至市電。

請(qǐng)繼續(xù)參照?qǐng)D1，還包括一備用電池，所述第二變壓器的二次側(cè)與整流電路連接，所述整流電路與所述備用電池連接，所述備用電池經(jīng)一逆變電路與所述用電設(shè)備連接，為其供電。

如圖2所示是本發(fā)明一實(shí)施例的整流倍壓電路的結(jié)構(gòu)示意圖，其中第一變壓器T1的二次側(cè)接入CON4中的T0,T1端，經(jīng)過由IN4007構(gòu)成二倍壓電路，在經(jīng)過由一對(duì)互補(bǔ)型三極管構(gòu)成的線性穩(wěn)壓電路輸出，經(jīng)過IN4744A 的15v穩(wěn)壓二極管輸出端接H1,L1。

如圖3所示是本發(fā)明一實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)示意圖，當(dāng)驅(qū)動(dòng)電路接收到信號(hào)也就是圖2中整流倍壓電路的H1、L1發(fā)出信號(hào)，觸發(fā)第一功率MOS管和第二功率MOS管進(jìn)入工作狀態(tài)，即圖中的H0將打開M1，M2的Gate端，管子進(jìn)入閉合，M1,M2 的Drain接在交流兩端，正半周期將通過M1，負(fù)半周期通過M2，形成完整的交流周期。

于本實(shí)施例中，所述第一功率MOS管和第二功率MOS管采用IPB100N10S3-05功率場效應(yīng)管；VDS擊穿電壓為100 V、內(nèi)阻RDS(on),max 4.8mΩ，ID可以達(dá)到100A。

為了本領(lǐng)域技術(shù)人員能更好地了解本方案，以下結(jié)合具體控制方法進(jìn)行詳細(xì)介紹，包括導(dǎo)通模式和截止模式：

所述導(dǎo)通模式包括以下步驟：

步驟A1：在D觸發(fā)器的RPE端輸入“1”，D觸發(fā)器的Q端輸出低電平，信號(hào)開關(guān)器工作在正常狀態(tài)；

步驟A2：振蕩器產(chǎn)生的頻率為300KHz、占空比為50%的振蕩信號(hào)順利通過信號(hào)開關(guān)器，在信號(hào)開關(guān)器的輸出端YO、Y1產(chǎn)生一接近3V的高頻電壓信號(hào)；

步驟A3：所述高頻電壓信號(hào)經(jīng)第一變壓器變壓后的10V高頻電壓在整流倍壓電路中進(jìn)行整流和倍壓處理，生成一18V的直流信號(hào)；

步驟A4：在直流信號(hào)的作用下，驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制第一功率MOS管和第二功率MOS管導(dǎo)通構(gòu)成回路，電磁繼電器的線圈得電，位于用電設(shè)備輸入端的常開觸點(diǎn)閉合，即圖1中的K1閉合，市電為用電設(shè)備供電；

所述截止模式包括以下步驟：

步驟B1：在D觸發(fā)器的CLR端輸入“1”，D觸發(fā)器的Q端輸出高電平，信號(hào)開關(guān)器工作在無效狀態(tài)；

步驟B2：振蕩器產(chǎn)生的振蕩信號(hào)無法通過信號(hào)開關(guān)器；

步驟B3：第一功率MOS管和第二功率MOS管處于截止?fàn)顟B(tài)，電磁繼電器的線圈未得電，位于用電設(shè)備輸入端的常開觸點(diǎn)斷開，及圖1中的K1斷開；

步驟B4：備用電池通過逆變電路為用電設(shè)備供電。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，凡依本實(shí)用新型申請(qǐng)專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本實(shí)用新型的涵蓋范圍。