专利名称：非自动复位交流固态继电器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及到交流固态继电器。
现有的交流固态继电器，有两个输入控制端和两个交流输出端，其输入控制端输入信号的有无或输入控制端外接开关的闭合与导通可以影响交流输出端的通断，并且输出状态与输入状态成一一对应的关系。这种没有记忆能力的交流固态继电器类似于自动复位式机械开关。具有记忆能力的非自动复位式机械开关，不能用现有的固态继电器代换。
本实用新型的目的是设计一种交流固态继电器，使得在接通或关断信号输入时，继电器输出端完成工作状态的切换，并在接通或关断信号消失后，继电器仍以输入信号消失前的状态稳定地工作。
这个目的是这样实现的，即本实用新型包括桥式整流器；两主电极分别连接桥式整流器正端和负端的单向可控硅；正极连接单向可控硅阴极，负极经限流电阻连接单向可控硅阳极的稳压二极管；由输入端与输出端有同相或反相逻辑关系的电路组成，其电源正端连接稳压二极管负极，电源负端连接稳压二极管正极，输出端连接单向可控硅控制极，且通过外接开关控制输入端工作状态的触发电路。本实用新型的特征是触发电路至少有一个正反馈回路和储能电容，储能电容的一端连接该正反馈回路的输入端，另一端连接电源正端或负端，或连接与所述输入端反相的输出端；或者触发电路至少有一个正反馈回路和储能电容，储能电容的两端分别连接电源正端和负端，且触发电路的输出电路中，串联有提高可控硅触发时触发电路输出电压和电源电压的齐纳击穿二极管或电阻；或者触发电路的反相输入端与电源负端之间，或同相输入端与电源正端之间连接有储能电容，且该反相输入端与电源正端之间，该同相输入端与电源负端之间连接有充放电电阻。本实用新型的特征还在于触发电路至少有三个用以与外电路连接的输入接线端，三个输入接线端分别连接触发电路输入端、电源正端和负端，或者一个输入接线端连接触发电路电源正端或负端，另两个输入接线端分别连接触发电路某同相输入端和某反相输入端。
这样，本实用新型用电容储存电能，同时还设置了正反馈回路或充放电电阻，实现了对交流固态继电器工作状态的记忆，扩展了交流固态继电器的应用范围，特别是对上下工作范围可调的参数如压力、温度、液位等进行控制，配之以传感开关，可以起到简化线路、方便安装、降低成本、减少故障、延长使用期限的作用。
附图的图面说明如下
图1示出了一个实施例的全部电路结构。
图2至图9示出了8个不同实施例的触发电路，省去了如图1所示的桥式整流器、限流电阻、稳压二极管和单向可控硅。图中所示电源正端V+、电源负端V-应分别连接稳压二极管两端，输出端V。应连接单向可控硅控制极，K1、K3为外接接通信号开关，K2、K4为外接关断信号开关。
图1至图6实施例，触发电路中均设置了正反馈回路。
图1、3实施例，储能电容连接触发电路的同相输入端。
图2、4实施例，储能电容连接触发电路的反相输入端。
图1、2实施例，储能电容连接电源正端。
图3、4实施例，储能电容连接电源负端。
图5、6实施例，储能电容连接触发电路输入端和与该输入端反相的输出端。
图7、8实施例，设置了连接触发电路输入端和电源正端或负端的储能电容和充放电电阻。
图9实施例，设置了通过外接开关控制触发电路输入端的电子开关。
以下结合实施例对本实用新型加以说明。
本申请案中，若无特殊说明，所述触发电路同相或反相输入端，均相对触发电路与单向可控硅控制极相连接的输出端而言。
图1实施例，触发电路是由两级反相器组成的正反馈回路。储能电容连接触发电路的同相输入端和电源正端。若外接开关K1闭合，储能电容放电，同相输入端和输出端均为高电平，单向可控硅被触发导通。可控硅导通后，触发电路失去电源电压，即使外接开关K1断开，储能电容也不能充电。在交流电的下一个半周到来后，可控硅仍能被触发，直到K2闭合，同相输入端和输出端均为低电平，单向可控硅关断。可控硅关断后，触发电路平均电源电压上升，储能电容经外接开关K2充电，其后，即使K2断开，储能电容仍可经正反馈回路充电，维持其两端电压，保持触发电路输出低电平。电路参数的选择，包括以后的各实施例限流电阻，对于220伏交流电源，一般可取200KΩ左右。电阻小，可控硅触发角小，平均导通电压降小。电阻大，可控硅触发角大，平均导通电压降大。稳压二极管稳定工作电压即触发电路的最高电源电压，可取3～15伏，一般取5伏即可很好地工作。储能电容，对于微功耗电路，例如CMOS电路组成的触发电路可取0.01～0.1微法，甚至可小至数百微微法。取值大，抗干扰能力强，工作稳定可靠。可控硅应取单向可控硅，双向可控触发电流大，不宜采用。单向可控硅也宜采用微小电流触发的品种，以利降低限流电阻功耗和可控硅平均导通电压降。桥式整流器两交流端增设双向可控硅，不仅可用以增加固态继电器的通断能力，其平均导通电压降也可降至1伏以下。外接开关既可是普通有触点开关，也可是电子开关，并且根据外接传感开关的特性和被控参数的控制要求，决定其为常团式或常开式开关。为叙述的方便，除附图9实施例中外接开关为常闭式开关外，其余实施例均以常开式开关为例。
图2实施例与图1实施例相比，多了一级反相器，储能电容连接触发电路的反相输入端和电源正端，外接开关K1、K2的连接也与图1实施例不同。本实施例的抗干扰能力稍差，当外接开关K1由闭合状态断开时，触发电路有可能自动切换到低电平输出，解决办法是加大储能电容容量至0.1～0.3微法或更多。若不增加电容容量，可如图中所示在输出电路中串联齐纳击穿二极管，其作用是提高可控硅触发时触发电路的输出电压和电源电压，以此增加储能电容的充电电压。一般齐纳击穿二极管的击穿电压在2～3伏以上电路便具有良好的抗干扰性。齐纳击穿二极管也可用20～40KΩ的电阻代替，效果稍差。外接开关K4的两端分别连接触发电路电源正端和负端。若K4闭合，触发电路电压为零，可控硅不能被触发，同时储能电容经K4开关和触发电路放电，K4断开后，触发电路仍输出低电平。
图3实施例，触发电路由运算放大器组成，储能电容连接电路的同相输入端和电源负端，正反馈电路连接同相输入端和输出端。若外接开关K1闭合，触发电路输出高电平。其后，若K1断开，只要齐纳击穿二极管和单向可控硅控制极导通电压之和大于反相输入端电压，储能电容就可以保持较高的电压，触发电路就可以保持高电平输出。若单向可控硅控制极导通电压大于反相输入端二极管的导通电压，齐纳击穿二极管可不用。如果用两级反相器组成的正反馈回路代替运算放大器，因反相器的转换阈值不能任意调节，在不采用输出电路串联齐纳击穿二极管的情况下，还可将储能电容加大到0.1～0.3微法，延长电容的放电时间常数，使在交流电的下一个半周到来时，储能电容仍保持较高电压。另外，也可在输出电路中串联两级反相器，将储能电容的放电回路与可控硅控制极隔离，同样可以稳定地工作。
图4实施例用5级反相器组成，前4级反相器连成正反馈回路，储能电容连接触发电路的反相输入端和电源负端，外接开关K1、K2可连接任意一个或两个反相器的输入端，只要注意开关的另一端正确地连接电源正端或负端便可。
图5实施例，触发电路是两级反相器组成的正反馈回路，储能电容的一端连接正反馈回路的某输入端，另一端连接与所述输入端反相的输出端。外接开关的设置如图所示。
图6实施例与图5实施例工作性能相同，仅多了一级反相器和外接开关的接法有所不同。
图1至图6实施例，储能电容也可不连接输入端而将其两端分别连接电源正端和负端。此时，触发电路的输出电路应串联齐纳击穿二极管或电阻后连接可控硅控制极，其作用是提高可控硅触发时的输出电压和电源电压，增加储能电容的充电电压，阻止储能电容经可控硅控制极过度放电，以保证电路工作的稳定性。本节所述储能电容的连接方法，在相同的电路参数下，可控硅的平均导通电压降比前述几个实施例约增加1～2伏。储能电容的容量不宜过大，当其容量超过1微法时，可控硅平均导通电压降将增加很多。
图7实施例由3个反相器串联而成，储能电容连接触发电路反相输入端和电源负端，在所述输入端与电源正端之间连接有充放电电阻。实际上，如果将可控硅也看作是一级反相器，则充放电电阻就可看作是一个正反馈电阻。外接开关可在任意反相器的输入端设置。
图8实施例由4个反相器串联而成，储能电容连接触发电路同相输入端和电源正端，充放电电阻连接所述输入端和电源负端。本实施例的工作情况同图1实施例基本相同，仅是电容的充放电回路有所不同。外接开关可在任意反相器的输入端设置。
图9实施例，二极管D1、D2，反相器N1、N2，电阻R1、R2、R3、R4组成两个电子开关，两电子开关的输出端分别连接触发电路的一个同相输入端和一个反相输入端。电子开关输入端的K1、K2是外接开关。K1断开时，反相器N1输出高电平，触发电路输出高电平。当K2断开时，反相器N2输出高电平，触发电路输出低电平。以电子开关的输入端作为固态继电器的输入端，可使外接开关的设置更为灵活方便。
图1至图9实施例，除图2、3实施例抗干扰能力稍差，需要增加储能电容容量或输出电路串联齐纳击穿二极管或电阻外，其余实施例均有很好的抗干扰性，储能电容可取较小容量。
各实施例均通过输入接线端与外接开关相连接。输入接线端最少不少于三个，且分别连接触发电路输入端、电源正端和负端，或者一个输入接线端连接触发电路电源正端或负端，另两个输入接线端分别连接触发电路某同相输入端和某反相输入端。输入接线端也可经电子开关连接触发电路输入端，电子开关的输入端连接输入接线端，其输出端连接触发电路输入端。
在储能电容没有充电，同时各外接开关位于非控制状态的情况下，把刚接通电源时，固态继电器的通断状态称为初态，则图1、4、7、8、9实施例初态为通态。图2、3实施例初态为断态。图5、6实施例初态既可为通态，也可为断态，这要由电路内部的竞争特性所决定，但只要电路竞争特性确定，其初态也就随之确定。
图1至9实施例，触发电路主要由反相器或运算放大器组成。实际上，任何某输入端或某控制端与其输出端之间有同相或反相逻辑关系的电路如R-S触发器、D触发器、电压比较器、数字比较器、各种门电路、三态触发器等，均可作为触发电路的主要组成部分。选择触发电路，宜首选微功耗，高输入阻抗电路。单极性晶体管电路功耗及输入阻抗指标均优于双极性晶体管电路，例如CMOS电路可作为优先采用品种，以利减小储能电容容量，降低可控硅平均导通电压降。
权利要求非自动复位交流固态继电器，包括桥式整流器；两主电极分别连接桥式整流器正端和负端的单向可控硅；正极连接单向可控硅阴极，负极经限流电阻连接单向可控硅阳极的稳压二极管；由输入端与输出端有同相或反相逻辑关系的电路组成，其电源正端连接稳压二级管负极，电源负端连接稳压二极管正极，输出端连接单向可控硅控制极，且以外接开关控制输入端工作状态的触发电路，其特征是触发电路至少有一个正反馈回路和储能电容，储能电容的一端连接该正反馈回路的输入端，另一端连接电源正端或负端，或连接与所述输入端反相的输出端；或者触发电路至少有一个正反馈回路和储能电容，储能电容的两端分别连接电源正端和负端，且触发电路的输出电路中串联有提高可控硅触发时触发电路输出电压和电源电压的齐纳击穿二极管或电阻；或者触发电路的反相输入端与电源负端之间，或同相输入端与电源正端之间连接有储能电容，且该反相输入端与电源正端之间，该同相输入端与电源负端之间连接有充放电电阻；触发电路至少有三个用以与外电路连接的输入接线端，三个输入接线端分别连接触发电路输入端、电源正端和负端，或者一个输入接线端连接触发电路电源正端或负端，另两个输入接线端分别连接触发电路的某同相输入端和某反相输入端。
专利摘要非自动复位交流固态继电器,在可控硅的触发电路中或触发电路电源中设置有储能电容,同时还设置了正反馈回路或充放电电阻,其输入控制端设置至少三个接线端,通过至少两个外接开关控制其工作状态的切换。本实用新型实现了固态继电器对工作状态的记忆,扩展了固态继电器的应用范围,在实用中可起到简化线路、方便安装等作用。
文档编号H01H47/00GK2394316SQ99201630
公开日2000年8月30日 申请日期1999年1月23日 优先权日1999年1月23日
发明者崔宝林 申请人:崔宝林