本發(fā)明涉及一種固體繼電器,特別是一種直流軟啟動固體繼電器。
背景技術(shù):
由于固體繼電器具有許多電磁繼電器不具備的優(yōu)勢,在軍用及工業(yè)控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。但由于固體繼電器存在一定的接通電阻和功耗,在開關(guān)電源或容性負載的應(yīng)用方面,效果不太理想。開關(guān)電源(容性負載)在啟動瞬間,沖擊電流可達穩(wěn)態(tài)電流的十倍以上,很容易造成控制部件的損壞或供電單元的誤保護。為了解決該問題,一般采用軟啟動電路,具體方案有:
1、雙繼電器串聯(lián)電阻模式(電路圖見附圖2)
工作原理:
初始導(dǎo)通時,SSR1接通,SSR2關(guān)斷,V+通過SSR1的輸出開關(guān)、串聯(lián)電阻Rs為負載等效電容C充電,電容C充滿電后,SSR2接通,Rs被短路,V+通過SSR1、SSR2的輸出開關(guān)為RL供電,RL正常工作。
該電路的優(yōu)點:減小了電路的沖擊電流。
該電路的缺點:
(1)使用了兩個固體繼電器,接通電阻和功耗成倍增加;
(2)需要的Rs的功率較大,體積較大;
(3)需增加延時電路或通過程序控制;
(4)電路復(fù)雜。
2、繼電器加軟啟動電路模式(電路圖見附圖3)
工作原理:
給SSR1加輸入電壓后,SSR1接通,由于此時C1兩端電壓為零,即場效應(yīng)管柵源電壓為零,MOS場效應(yīng)管關(guān)斷,V+通過SSR1的輸出開關(guān)、R1為電容C1充電,電容C1兩端電壓到達MOS場效應(yīng)管的閾值電壓后,場效應(yīng)管的工作狀態(tài)由截止逐漸過渡到完全導(dǎo)通,電路中的電流由零逐漸增加到最大,之后RL正常工作。
該電路的優(yōu)點:減小了電路的沖擊電流。
該電路的缺點:
(1)接通電阻和功耗類似于兩個固體繼電器;
(2)RL懸浮供電,不能接地;
(3)MOS場效應(yīng)管存在關(guān)斷延時;
(4)電路復(fù)雜。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的在于,提供一種直流軟啟動固體繼電器。本發(fā)明具有能減小接通容性負載時的電流沖擊,減小控制回路的串聯(lián)電阻及功耗,簡化控制電路的特點。
技術(shù)方案:一種直流軟啟動固體繼電器,是在輸入、隔離、驅(qū)動電路與輸出場效應(yīng)管的柵極之間連接有電阻和二極管,所述電阻與二極管串聯(lián)。
前述的直流軟啟動固體繼電器,所述電阻的阻值在10kΩ-100kΩ。
前述的直流軟啟動固體繼電器,所述繼電器接通阻性負載時,其接通時間在1ms~20ms之間,負載兩端電壓上升時間在1ms~20ms之間,所述繼電器輸出端電壓下降時間在1ms~20ms之間。
前述的直流軟啟動固體繼電器,所述繼電器具體包括有輸入、隔離、驅(qū)動電路和輸出場效應(yīng)管,輸入、隔離、驅(qū)動電路和輸出場效應(yīng)管之間連接有串聯(lián)的電阻和二極管,電阻和二極管串聯(lián)后,其兩端并聯(lián)在三極管的發(fā)射極和基極之間;三極管的基極與集電極之間并聯(lián)第二電阻后,其集電極連接輸入、隔離、驅(qū)動電路;三極管的集電極與發(fā)射極之間并聯(lián)柵源電容后,其集電極連接在所述輸出場效應(yīng)管的源極。
有益效果:
1、使用本發(fā)明的繼電器后,在繼電器開始導(dǎo)通時,負載兩端電壓緩慢上升,負載電流緩慢增加,避免繼電器導(dǎo)通瞬間產(chǎn)生的大電流浪涌沖擊,尤其適合開關(guān)電源及容性負載控制,同時,減小控制回路的串聯(lián)電阻及功耗,簡化了控制電路。
2、與雙繼電器串聯(lián)電阻模式和繼電器加軟啟動電路模式相比,本發(fā)明的繼電器的功耗能降低50%以上。
3、與繼電器加軟啟動電路模式的關(guān)斷延時相比,本發(fā)明的繼電器的輸出場效應(yīng)管不存在關(guān)斷延時,大大降低了使用的風(fēng)險。
附圖說明
附圖1為本發(fā)明的工作電路圖;
附圖2為雙繼電器串聯(lián)電阻模式的工作電路圖;
附圖3為繼電器加軟啟動電路模式的工作電路圖。
附圖標(biāo)記說明:1-輸入、隔離、驅(qū)動電路,V2-輸出場效應(yīng)管,CGS -柵源電容,V1-三極管,D -二極管,R1-電阻,R2-第二電阻。
本發(fā)明的實施例
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明,但并不作為對本發(fā)明限制的依據(jù)。
實施例:一種直流軟啟動固體繼電器,如附圖1所示,是在輸入、隔離、驅(qū)動電路1(輸入、隔離、驅(qū)動電路1是現(xiàn)有固體繼電器上常用的一種電路,以能夠?qū)崿F(xiàn)輸入、隔離、驅(qū)動為準(zhǔn))與輸出場效應(yīng)管V2的柵極之間連接有電阻R1和二極管D,所述電阻R1與二極管D串聯(lián)。
所述電阻R1的阻值在10kΩ-100kΩ。
所述繼電器接通阻性負載時,其接通時間在1ms~20ms之間,負載兩端電壓上升時間在1ms~20ms之間,所述繼電器輸出端電壓下降時間在1ms~20ms之間。
所述繼電器具體包括有輸入、隔離、驅(qū)動電路1和輸出場效應(yīng)管V2,輸入、隔離、驅(qū)動電路1和輸出場效應(yīng)管V2之間連接有串聯(lián)的電阻R1和二極管D,電阻R1和二極管D串聯(lián)后,其兩端并聯(lián)在三極管V1的發(fā)射極和基極之間;三極管V1的基極與集電極之間并聯(lián)第二電阻R2后,其集電極連接輸入、隔離、驅(qū)動電路;三極管V1的集電極與發(fā)射極之間并聯(lián)柵源電容CGS后,其集電極連接在所述輸出場效應(yīng)管V2的源極。
工作原理:在直流軟啟動固體繼電器的輸入端施加輸入電壓后,驅(qū)動電路產(chǎn)生驅(qū)動電壓,通過電阻R1為柵源電容CGS充電,隨著柵源電容CGS的電壓的逐漸提高,輸出場效應(yīng)管V2逐漸導(dǎo)通,流過輸出場效應(yīng)管V2的電流逐漸加大,直至輸出場效應(yīng)管V2完全導(dǎo)通。由此,避免了繼電器接通容性負載的瞬間產(chǎn)生的浪涌電流沖擊。
附圖1中,三極管V1、第二電阻R2和二極管D組成快速關(guān)斷電路,在直流軟啟動固體繼電器的輸入電壓撤除后,驅(qū)動電路的輸出電壓降為0,柵源電容CGS通過三極管D的 BE結(jié)及第二電阻R2放電,形成基極電流IB,經(jīng)三極管3放大,形成集電極電流IC=β×IB(式中,β為三極管的電流放大倍數(shù)),柵源電容CGS的放電電流為IE=(1+β)IB,因三極管 V1的放大作用而快速泄放至零,場效應(yīng)管截止,直流軟啟動固體繼電器可以快速關(guān)斷。