一種三相正反轉(zhuǎn)固體繼電器的制造方法
【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(zhuǎn)固體繼電器包括：輸入電路模塊、延時互鎖電路模塊、驅(qū)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(qū)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m(xù)os管組成邏輯互鎖電路、上電延時電路和斷電延時電路，并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m(xù)os管和第二N溝道m(xù)os管的柵極分別并聯(lián)有斷電延時電路。本實用新型用于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(zhuǎn)固體繼電器
【技術(shù)領(lǐng)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(zhuǎn)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(zhuǎn)固體繼電器。
【背景技術(shù)】
[0002]參閱圖1所示，三相正反轉(zhuǎn)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(qū)動電路模塊、功率組件模塊。輸入電路模塊將兩個寬范圍的輸入電壓信號轉(zhuǎn)換成一個固定電壓，該固定電壓用于提供延時互鎖電路模塊、驅(qū)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后延時一段時間再將控制信號傳輸給驅(qū)動電路模塊，由驅(qū)動電路模塊驅(qū)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(xiàn)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?nèi)嚯姍C上的相序)，從而并實現(xiàn)控制改變?nèi)嚯姎庋b置的一些運作狀態(tài)(如三相電機正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn))。
[0003]參閱圖2所示是可實現(xiàn)該功能的其中一種基本電路圖。該三相正反轉(zhuǎn)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(qū)動電路模塊、功率組件模塊。輸入的寬范圍電壓信號要求有一定的驅(qū)動能力，輸入電路模塊將一路輸入的寬范圍電壓信號轉(zhuǎn)換成一個固定的電壓，為內(nèi)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后，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(qū)動電路模塊。驅(qū)動電路模塊在接收控制信號之后，此時其中一個信號傳輸通道已經(jīng)被鎖定，驅(qū)動電路模塊中光電隔離器件中的發(fā)光二極管工作。此時功率組件模塊若與三相電相連接，并且負載(三相電氣裝置，如三相電機)也已連接上線，那么功率組件模塊中的一組功率器件將被驅(qū)動電路模塊觸發(fā)導通，實現(xiàn)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，給予另一路寬范圍電壓信號，由于內(nèi)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(guān)斷，此時該固態(tài)繼電器處于截止導通狀態(tài)。
[0004]雖然圖2中所示的普通的具有上電延時互鎖的正反轉(zhuǎn)固態(tài)繼電器能夠?qū)崿F(xiàn)負載相序切換，并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并不能完全解決這個問題，由于上電延時互鎖電路在取消外部控制信號后，互鎖電路也停止工作，在工作環(huán)境惡劣的情況下，外部控制信號在切換的瞬間，由于干擾的問題互鎖電路未工作，則可能出現(xiàn)誤觸發(fā)，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(zhuǎn)固體繼電器相序的安全切換已成為目前亟需解決的技術(shù)問題。實用新型內(nèi)容
[0006]本實用新型的目的在于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(zhuǎn)固態(tài)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(zhuǎn)固態(tài)繼電器在換相的時候，由誤觸發(fā)導致的負載相間短路的技術(shù)問題。
[0007]本實用新型具體采用如下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0008]一種三相正反轉(zhuǎn)固體繼電器，包括:輸入電路模塊、延時互鎖電路模塊、驅(qū)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(qū)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m(xù)os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于第一N溝道m(xù)os管的漏極，另一路連接于第二 N溝道m(xù)os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于第二 N溝道m(xù)os管的漏極，另一路連接于第一 N溝道m(xù)os管的柵極，第一 N溝道m(xù)os管的漏極連接于驅(qū)動電路模塊的第一信號輸入通道的輸入端，第二 N溝道m(xù)os管的漏極連接于驅(qū)動電路模塊的第二信號輸入通道的輸入端，第一 N溝道m(xù)os管和第二 N溝道m(xù)os管的源極均接地，從而組成邏輯互鎖電路，并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m(xù)os管和第二 N溝道m(xù)os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m(xù)os管和第二 N溝道m(xù)os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于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(qū)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(qū)動單元后分別連接于第一 N溝道m(xù)os管的漏極和連接于第二 N溝道m(xù)os管的柵極的兩路上均分別串接有第二級電壓驅(qū)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(qū)動單元后分別連接于第二 N溝道m(xù)os管的漏極和連接于第一 N溝道m(xù)os管的柵極的兩路上均分別串接有第二級電壓驅(qū)動單元。
[0012]進一步的，該電壓驅(qū)動單元是非反相緩沖器。
[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回路。
[0014]進一步的，該輸入電路模塊包括有工作電壓穩(wěn)壓電路和分別連接于兩個控制信號輸入通道上的輸入信號穩(wěn)壓電路。
[0015]本實用新型的三相正反轉(zhuǎn)固體繼電器相比現(xiàn)有技術(shù)的三相正反轉(zhuǎn)固體繼電器而言，具有電路更穩(wěn)定，上電和斷電時不會發(fā)生誤觸發(fā)的優(yōu)點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是三相正反轉(zhuǎn)固體繼電器的功能框圖；[0017]圖2是常見的一種三相正反轉(zhuǎn)固體繼電器的電路原理圖；
[0018]圖3是本實用新型一個優(yōu)選實施例的三相正反轉(zhuǎn)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(qū)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(xiàn)結(jié)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(zhuǎn)固體繼電器與現(xiàn)有技術(shù)相同，同樣包括:輸入電路模塊1、延時互鎖電路模塊2、驅(qū)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(qū)動電路模塊3、功率組件模塊4順次電連接；不同之處在于:該實施例的延時互鎖電路模塊2是采用2個N溝道m(xù)os管來組成電壓驅(qū)動型的邏輯互鎖電路，而非圖2所示的三極管器件來實現(xiàn)的邏輯互鎖電路(電路穩(wěn)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(fā)的發(fā)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m(xù)os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)一路連接于N溝道m(xù)os管Q3的漏極,另一路連接于N溝道m(xù)os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)一路連接于N溝道m(xù)os管Q4的漏極,另一路連接于N溝道m(xù)os管Q3的柵極,N溝道m(xù)os管Q3的漏極連接于驅(qū)動電路模塊3的第一信號輸入通道的輸入端，N溝道m(xù)os管Q4的漏極連接于驅(qū)動電路模塊3的第二信號輸入通道的輸入端，N溝道m(xù)os管Q3和N溝道m(xù)os管Q4的源極均接地，從而組成邏輯互鎖電路；并且輸入電路模塊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m(xù)os管Q3和N溝道m(xù)os管Q4的柵極分別連接有斷電延時電路。
[0026]優(yōu)選的，該斷電延時電路具體是分別旁接N溝道m(xù)os管Q3和N溝道m(xù)os管Q4的柵極至地的一個RC電路單元(分別是串聯(lián)的電容C6、電阻R12和串聯(lián)的電容C7、電阻R13)。當然的，也可采用其他儲能放電單元來替代該斷電延時電路。
[0027]與現(xiàn)有技術(shù)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 )和串接于通道的電阻器件(分別是電阻Rl5和電阻Rl7 )。當然的，也可采用其他儲能充電單元來替代該上電延時電路。
[0028]優(yōu)選的，為提高驅(qū)動能力，使得控制信號在傳輸?shù)倪^程中不需要過多的考慮其的驅(qū)動能力，可以在信號通道中串接電壓驅(qū)動單元來進行信號驅(qū)動，該電壓驅(qū)動單元優(yōu)選采用非反相緩沖器，如4050緩沖器；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(qū)動單元(分別是緩沖器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(qū)動單元(緩沖器IC1_4)后分別連接于N溝道m(xù)os管Q3的漏極和連接于N溝道m(xù)os管Q4的柵極的兩路上均分別串接有第二級電壓驅(qū)動單元(分別是緩沖器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(qū)動單元(緩沖器IC1_6)后分別連接于N溝道m(xù)os管Q4的漏極和連接于N溝道m(xù)os管Q3的柵極的兩路上均分別串接有第二級電壓驅(qū)動單元(分別是緩沖器IC1_1和IC1_2)。
[0029]該實施例中的最佳電路中引入了電壓驅(qū)動單元來增加驅(qū)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(qū)動單元之間的位置。另外優(yōu)選的，為了防止在該通道控制信號撤銷后，斷電延時電路的有效工作，在4個第二級電壓驅(qū)動單元輸出端與N溝道m(xù)os管Q3和N溝道m(xù)os管Q4的柵極之間還串接正向連接的二極管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回路，即在緩沖器IC1_3和緩沖器IC1_1輸入端的電阻R15和R17上并聯(lián)一個二極管D9和Dll組成快速放電回路，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后，該快速放電回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，消除其對后一級電路的干擾。
[0030]在該實施例的三相正反轉(zhuǎn)固體繼電器，當輸入端口 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(zhuǎn)換成一個固定電壓，給延時互鎖電路模塊2和驅(qū)動電路模塊3提供工作電源，且通過輸入信號穩(wěn)壓電路將轉(zhuǎn)換過后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(位于圖中上方位置的)均連接于兩個控制信號輸入通道上(輸入端口 Jl的1，3腳)工作電壓穩(wěn)壓電路和(位于圖中上方位置的)分別連接于兩個控制信號輸入通道上的輸入信號穩(wěn)壓電路。工作電壓穩(wěn)壓電路可以類似現(xiàn)有技術(shù)中的由TVS管Tl和三極管Ql組成的穩(wěn)壓電路，輸入信號穩(wěn)壓電路可以由兩個穩(wěn)壓管(如第一路的穩(wěn)壓管D4、D5)和一個電阻(如第一路的電阻R8)組成的穩(wěn)壓電路。
[0031]參閱圖5所示，該延時互鎖電路模塊2接收經(jīng)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(wěn)壓后輸入的控制信號后，通過第一級電壓驅(qū)動單元(緩沖器IC1_4)后分成兩路，一路經(jīng)由上電延時電路后再通過第二級電壓驅(qū)動單元(緩沖器IC1_3)分成兩路，一路連接到N溝道m(xù)os管Q4的邏輯互鎖電路，另一路輸出到驅(qū)動電路模塊3的第一信號輸入通道的輸入端(三極管Q2的基極)，通過第一級電壓驅(qū)動單元(緩沖器IC1_4)的另一路控制信號經(jīng)由第二級電壓驅(qū)動單元(緩沖器IC1_5)連接到N溝道m(xù)os管Q4的邏輯互鎖電路；延時互鎖電路模塊2接收經(jīng)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)后的電路結(jié)構(gòu)與之對稱，一起構(gòu)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后，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(qū)動電路模塊3的第一信號輸入通道的輸入端(三極管Q2的基極)或第二信號輸入通道的輸入端(三極管Q5的基極)在接收到控制信號之后，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(fā)導通。該驅(qū)動電路模塊3的電路與現(xiàn)有技術(shù)類似，于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(nèi)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(xiàn)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(xiàn)有技術(shù)類似，于此不再詳細展開說明。
[0034]綜上可見，該實施例的三相正反轉(zhuǎn)固體繼電器與現(xiàn)有技術(shù)的三相正反轉(zhuǎn)固體繼電器相比，具有如下優(yōu)點:
[0035]1、該實施例的延時互鎖電路模塊中采用N溝道m(xù)os管組成電壓驅(qū)動的邏輯互鎖電路，電路更加穩(wěn)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(xù)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(fā)生功率組件誤導通，而且還可以根據(jù)需求，合理設(shè)定延時時間；
[0037]3、該實施例的延時互鎖電路模塊中，對于控制信號的傳輸使用了緩沖器(如非反相緩沖器)，使得控制信號在傳輸?shù)倪^程中不需要過多的考慮其的驅(qū)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后快速放電回路。在控制信號撤銷后，該快速放電回路可以迅速拉低上電延時電路中儲能電容兩端的電壓，消除其對后一級電路的干擾。
[0039]盡管結(jié)合優(yōu)選實施方案具體展示和介紹了本實用新型，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應該明白，在不脫離所附權(quán)利要求書所限定的本實用新型的精神和范圍內(nèi)，在形式上和細節(jié)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范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種三相正反轉(zhuǎn)固體繼電器，包括:輸入電路模塊、延時互鎖電路模塊、驅(qū)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(qū)動電路模塊、功率組件模塊順次電連接，其特征在于: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于第一 N溝道m(xù)os管的漏極，另一路連接于第二 N溝道m(xù)os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于第二 N溝道m(xù)os管的漏極，另一路連接于第一 N溝道m(xù)os管的柵極，第一 N溝道m(xù)os管的漏極連接于驅(qū)動電路模塊的第一信號輸入通道的輸入端，第二 N溝道m(xù)os管的漏極連接于驅(qū)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，并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(jù)權(quán)利要求1所述的三相正反轉(zhuǎn)固體繼電器，其特征在于:該斷電延時電路具體是分別旁接第一 N溝道m(xù)os管和第二 N溝道m(xù)os管的柵極至地的一個串接RC電路單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三相正反轉(zhuǎn)固體繼電器，其特征在于: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于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(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的三相正反轉(zhuǎn)固體繼電器，其特征在于: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(qū)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(qū)動單元后分別連接于第一 N溝道m(xù)os管的漏極和連接于第二 N溝道m(xù)os管的柵極的兩路上均分別串接有第二級電壓驅(qū)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(qū)動單元后分別連接于第二電壓導通型mos管的漏極和連接于第一 N溝道m(xù)os管的柵極的兩路上均分別串接有第二級電壓驅(qū)動單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的三相正反轉(zhuǎn)固體繼電器，其特征在于:該電壓驅(qū)動單元是非反相緩沖器。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的三相正反轉(zhuǎn)固體繼電器，其特征在于: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回路。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的三相正反轉(zhuǎn)固體繼電器，其特征在于:該輸入電路模塊包括有工作電壓穩(wěn)壓電路和分別連接于兩個控制信號輸入通道上的輸入信號穩(wěn)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(yōu)先權(quán)日:2014年3月11日
【發(fā)明者】曾志銘, 金峻 申請人:庫頓電子科技（廈門）有限公司