本發(fā)明屬于固態(tài)繼電器領(lǐng)域，尤其涉及一種具有高端電流隔離采集功能的固態(tài)繼電器。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)繼電器不可避免存在機(jī)械特性差、一致性差、開(kāi)關(guān)壽命有限的弊端，不能滿(mǎn)足航空、航天等苛刻環(huán)境的使用要求。傳統(tǒng)的電流隔離采樣采用霍爾電流傳感器，存在體積大，需要正負(fù)電源供電等局限。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是：傳統(tǒng)繼電器存在機(jī)械特性差、一致性差、開(kāi)關(guān)壽命有限等問(wèn)題,而傳統(tǒng)的電流隔離采樣采用霍爾電流傳感器，存在體積大，需要正負(fù)電源供電等問(wèn)題。
為解決上面的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種固態(tài)繼電器，該固態(tài)繼電器包括：電流采樣模塊、模擬量隔離模塊、過(guò)流保護(hù)與控制模塊；所述過(guò)流保護(hù)與控制模塊包括：碳化硅場(chǎng)效晶體管mosfet；
所述電流采樣模塊，用于采集所述固態(tài)繼電器所在回路的電流；
所述模擬量隔離模塊，用于將所述電流轉(zhuǎn)換成電壓并隔離輸出；
所述過(guò)流保護(hù)與控制模塊，用于根據(jù)輸入的指令以及所述電流，控制其內(nèi)置的mosfet的開(kāi)通或關(guān)斷。
本發(fā)明的有益效果：上述的固態(tài)繼電器，該固態(tài)繼電器是集繼電器的開(kāi)斷功能和霍爾電流采集功能的固態(tài)器件，其具有無(wú)觸點(diǎn)、無(wú)電弧、無(wú)噪聲、響應(yīng)快、電磁干擾小、壽命長(zhǎng)、可靠性高以及便于計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程控制等優(yōu)點(diǎn)，能夠適用于高安全性，高可靠性要求的航空航天以及武器裝備配電系統(tǒng)。
進(jìn)一步地，所述過(guò)流保護(hù)與控制模塊，用于當(dāng)所述輸入的指令為開(kāi)通時(shí)，判斷所述電流是否大于預(yù)設(shè)電流標(biāo)準(zhǔn)閾值，若大于，則控制所述mosfet斷開(kāi)；若小于或等于，則控制所述mosfet保持原有狀態(tài)。
上述進(jìn)一步地有益效果：通過(guò)輸入指令和電流控制mosfet斷開(kāi)和關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)對(duì)電路短路的及時(shí)保護(hù)。
進(jìn)一步地，所述電流采樣模塊包括：采樣電阻rs，所述采樣電阻rs與所述模擬量隔離模塊連接。
進(jìn)一步地，所述模擬量隔離模塊包括：線(xiàn)性光耦、電阻r1、電阻r2、電阻r3、運(yùn)算放大器v1和運(yùn)算放大器v2；
所述電阻r1一端與所述采樣電阻rs連接，另一端與所述電阻r2的一端連接，所述電阻r2的另一端與所述線(xiàn)性光耦連接；
所述運(yùn)算放大器v1的p端連接在所述采樣電阻rs與所述mosfet的漏極之間，所述運(yùn)算放大器v1的n端連接在所述電阻r1與電阻r2之間；
所述運(yùn)算放大器v1的輸出端與所述線(xiàn)性光耦連接；
所述線(xiàn)性光耦還與運(yùn)算放大器v2的連接；
所述電阻r3一端接所述運(yùn)算放大器v2的p端，另一端接所述運(yùn)算放大器v2的輸出端，所述運(yùn)算放大器v2的n端接地。
進(jìn)一步地，所述線(xiàn)性光耦包括：發(fā)光二極管，光敏二極管pd1和光敏二極管pd2；
所述發(fā)光二極管的陽(yáng)極接所述運(yùn)算放大器v1的輸出端，所述發(fā)光二極管的陰極接地；
所述光敏二極管pd1的陰極接所述電阻r2，所述光敏二極管pd1的陽(yáng)極接地；
所述光敏二極管pd2的陽(yáng)極接所述運(yùn)算放大器v2的n端，所述光敏二極管pd2的陰極接所述運(yùn)算放大器v2的p端。
進(jìn)一步地，所述采樣電阻rs的一端還與直流電源dc連接。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明的一種固態(tài)繼電器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
實(shí)施例
如圖1所示，本實(shí)施例是一種固態(tài)繼電器，該固態(tài)繼電器包括：電流采樣模塊、模擬量隔離模塊、過(guò)流保護(hù)與控制模塊；所述過(guò)流保護(hù)與控制模塊包括：金氧半場(chǎng)效晶體管mosfet；
所述電流采樣模塊，用于采集所述固態(tài)繼電器所在回路的電流；
所述模擬量隔離模塊，用于將所述電流轉(zhuǎn)換成電壓并隔離輸出；
所述過(guò)流保護(hù)與控制模塊，用于根據(jù)輸入的指令以及所述電流，控制其內(nèi)置的mosfet的開(kāi)通或關(guān)斷。
需要說(shuō)明的是，該固態(tài)繼電器是由電流采樣模塊、模擬量隔離模塊、過(guò)流保護(hù)與控制模塊這四部分構(gòu)成，其中電流采樣模塊是采集整個(gè)固態(tài)繼電器所在回路的電流，并將采集的該電流通過(guò)模擬量隔離模塊進(jìn)行隔離，同時(shí)也將該電流發(fā)送給過(guò)流保護(hù)與控制模塊，采用這種方式可以替代傳統(tǒng)繼電器和霍爾電流傳感器的功能，這樣既可以節(jié)約器件，也可以實(shí)現(xiàn)體積小的優(yōu)點(diǎn)。另外，通過(guò)該模擬量隔離模塊輸出的電壓就可以直接推導(dǎo)出需求的該電流采樣模塊采集的該固態(tài)繼電器中回路的電流值。
另外，輸入一個(gè)指令到該固態(tài)繼電器中的過(guò)流保護(hù)與控制模塊，該過(guò)流保護(hù)與控制模塊根據(jù)接收的指令和電流采樣模塊發(fā)送的該電流，控制其內(nèi)置的mosfet的開(kāi)通或關(guān)斷。
通過(guò)上述的該固態(tài)繼電器，其可以結(jié)合傳統(tǒng)繼電器的開(kāi)斷功能和霍爾電流的采集功能，使得該固態(tài)繼電器具有無(wú)觸點(diǎn)、無(wú)電弧、無(wú)噪聲、響應(yīng)快、電磁干擾小、壽命長(zhǎng)、可靠性高以及便于計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程控制等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還能夠適用于高安全性，高可靠性要求的航空航天以及武器裝備配電系統(tǒng)。
可選地，所述過(guò)流保護(hù)與控制模塊，用于當(dāng)所述輸入的指令為開(kāi)通時(shí)，判斷所述電流是否大于預(yù)設(shè)電流標(biāo)準(zhǔn)閾值，若大于，則控制所述mosfet斷開(kāi)；若小于或等于，則控制所述mosfet保持原有狀態(tài)。
需要說(shuō)明的是，上述提及到的過(guò)流保護(hù)與控制模塊，該過(guò)流保護(hù)與控制模塊接收輸入指令，判斷該輸入指令為“開(kāi)通”或者“斷開(kāi)”，當(dāng)輸入指令為“開(kāi)通”時(shí)，判斷開(kāi)通后接收到電流采樣模塊發(fā)送的該電流是否大于預(yù)設(shè)電流標(biāo)準(zhǔn)閾值，當(dāng)該電流是大于預(yù)設(shè)電流標(biāo)準(zhǔn)閾值時(shí)，就控制該mosfet斷開(kāi)，實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)。
可選地，所述電流采樣模塊包括：采樣電阻rs，所述采樣電阻rs與所述模擬量隔離模塊連接。
需要說(shuō)明的是，電流采樣模塊中是增加了采樣電阻rs，通過(guò)采樣電阻rs與所述模擬量隔離模塊連接，采集電流就是采集該采樣電阻rs的電流。
可選地，所述過(guò)流保護(hù)與控制模塊還包括：負(fù)載電阻rl；
所述mosfet的漏極與所述采樣電阻rs連接，所述mosfet的源極與所述負(fù)載電阻rl的一端連接，所述負(fù)載電阻rl的另一端接地。
可選地，所述模擬量隔離模塊包括：線(xiàn)性光耦、電阻r1、電阻r2、電阻r3、運(yùn)算放大器v1和運(yùn)算放大器v2；
所述電阻r1一端與所述采樣電阻rs連接，另一端與所述電阻r2的一端連接，所述電阻r2的另一端與所述線(xiàn)性光耦連接；
所述運(yùn)算放大器v1的p端連接在所述采樣電阻rs與所述mosfet的漏極之間，所述運(yùn)算放大器v1的n端連接在所述電阻r1與電阻r2之間；
所述運(yùn)算放大器v1的輸出端與所述線(xiàn)性光耦連接；
所述線(xiàn)性光耦還與運(yùn)算放大器v2的連接；
所述電阻r3一端接所述運(yùn)算放大器v2的p端，另一端接所述運(yùn)算放大器v2的輸出端，所述運(yùn)算放大器v2的n端接地。
可選地，所述線(xiàn)性光耦包括：發(fā)光二極管，光敏二極管pd1和光敏二極管pd2；
所述發(fā)光二極管的陽(yáng)極接所述運(yùn)算放大器v1的輸出端，所述發(fā)光二極管的陰極接地；
所述光敏二極管pd1的陰極接所述電阻r2，所述光敏二極管pd1的陽(yáng)極接地；
所述光敏二極管pd2的陽(yáng)極接所述運(yùn)算放大器v2的n端，所述光敏二極管pd2的陰極接所述運(yùn)算放大器v2的p端。
可選地，所述采樣電阻rs的一端還與直流電源dc連接。
需要說(shuō)明的是，上述提及到的線(xiàn)性光耦，在led端口通電后，發(fā)光，pd1和pd2兩個(gè)端口會(huì)產(chǎn)生大小相等的電流，光照越強(qiáng)，電流值越大，實(shí)現(xiàn)線(xiàn)性光耦的功能。
上述提及到的電流采樣模塊的工作原理為：將mosfet作為開(kāi)關(guān)，漏極與采樣電阻相連，源極接負(fù)載,通過(guò)線(xiàn)性光耦的反饋?zhàn)饔?，?shí)現(xiàn)電流采樣電阻rs的電壓與r1的電壓相等,r1與r2與r3上的電流相等，可知：
另外，傳統(tǒng)的繼電器、霍爾電流傳感器和用電載荷的使用結(jié)構(gòu)，需要±12v或者±15v的電源為霍爾電流傳感器供電，并且還需要28v電源驅(qū)動(dòng)繼電器工作，霍爾電流傳感器一端與繼電器連接，另一端與電源母線(xiàn)連接；繼電器一端分別與霍爾電流傳感器和電源回線(xiàn)連接，另外該繼電器還與外部的繼電器控制端連接；用電載荷直接以及這樣使得系統(tǒng)需要2個(gè)器件，造成系統(tǒng)體積大，重量大且集成度很低。
與傳統(tǒng)的相比較，本實(shí)施例中的固態(tài)繼電器的使用結(jié)構(gòu)，只需要1個(gè)器件即可完成電流測(cè)量和電路通斷的控制，使得使用固態(tài)繼電器的系統(tǒng)體積小，重量輕。
在本說(shuō)明書(shū)中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不必須針對(duì)的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說(shuō)明書(shū)中描述的不同實(shí)施例或示例以及不同實(shí)施例或示例的特征進(jìn)行結(jié)合和組合。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。