一种固态继电器控制电路

摘要

本发明公开一种固态继电器控制电路，包括振荡波发生电路和能量传递电路；振荡波发生电路产生特定频率及特定占空比的类方波波形，其输出的特定波形作为能量传递电路的控制信号，控制能量传递电路执行相应动作，将能量传递电路的变压器初级线圈的能力传递至次级线圈，完成固态继电器输出电路的驱动控制。本发明采用场效应管与三极管相相结合的方式来降低控制电路功耗，场效应管为压控制型器件在驱动电压满足的情况下很小的电流即可驱动，三极管为电流型驱动器件可加速电容的充放电，利用器件各自的特点即可实现控制电路的可靠工作，提升电能转化效率，避免非必要的能量损耗，从而降低控制电路的总体功耗，为28V规格固态继电器小型化提供电路基础。

说明书

技术领域

本发明涉及固体继电器技术领域，具体涉及一种固态继电器控制电路。

背景技术

随着航空、航天、电子、计算机控制技术的发展，当前系统用电压驱动型固态继电器常见控制电压规格为5V和28V。28V规格的固态继电器核心电路与5V规格固态继电器电路基本一致，但是由于28V规格的固态继电器需要采用分压的方式来保证核心电路的正常工作，因此分压电阻上消耗的功耗较大，控制电路转化效率低，且在产品上表现为控制电路发热比较严重，这制约了28V规格固态继电器的芯片化及小型化进程。

发明内容

本发明所要解决的是现有固态继电器的控制电路功耗较大的问题，提供一种固态继电器控制电路。

为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种固态继电器控制电路，包括振荡波发生电路和能量传递电路；振荡波发生电路的输入正端和输入负端与门限电路连接；振荡波发生电路的控制输出端与能量传递电路的控制输入端连接；振荡波发生电路的输出正端与能量传递电路的输入正端连接，振荡波发生电路的输出负端与能量传递电路的输入负端连接；能量传递电路的输出正端和输出负端与固体继电器后级通用电路连接；振荡波发生电路产生特定频率及预定占空比的类方波波形，其输出的预定波形作为能量传递电路的控制信号，控制能量传递电路执行相应动作，将能量传递电路的变压器初级线圈的能力传递至次级线圈，完成固态继电器输出电路的驱动控制。

上述方案中，所述振荡波发生电路由电阻R1～R7、二极管V1～V2、三极管Q1、场效应管Q2～Q4和电容C1组成；电阻R1的一端与二极管V1的正极和三极管Q1的基极相连；电阻R1的另一端与场效应管Q4的漏极和电阻R7的一端相连后，形成振荡波发生电路的控制输出端；电阻R2的一端与三极管Q1的集电极相连；电阻R2的另一端与二极管V2的正极、电容C1的一端、电阻R3的一端、电阻R6的一端和电阻R7的一端相连后，形成振荡波发生电路的输入正端和输出正端；电阻R3的另一端与场效应管Q2和Q3的源极相连；电阻R4的一端与场效应管Q2的漏极、电阻R5的一端、场效应管Q4的源极相连后，形成振荡波发生电路的输入负端和输出负端；电阻R4的另一端与场效应管Q3的漏极和场效应管Q4的栅极相连；电阻R5的另一端与电阻R6的另一端和场效应管Q3的栅极相连；二极管V1的负极与三极管Q1的发射极、二极管V2的负极、电容C1的另一端和场效应管Q2的栅极相连。

上述方案中，所述能量传递电路由电阻R8～R13、电容C2、二极管V3～V4、三极管Q5～Q6、场效应管Q7和变压器T组成；电容C2的一端形成能量传递电路的控制输入端；电容C2另一端与电阻R8和R9的一端相连；电容R8的另一端与三极管Q5的发射极、变压器T的初级线圈的一端相连后，形成能量传递电路的输入正端；电阻R9的另一端与三极管Q5的基极相连；电阻R10的一端与三极管Q5的发射极相连，电阻R10的另一端与二极管V3的正极、三极管Q6的基极和电阻R11的一端相连；电阻R11的另一端与电阻R12的一端、二极管V4的正极、电阻R13的一端相连后，形成能量传递电路的输入负端；三极管Q6的发射极与二极管V3的负极、二极管V4的负极和场效应管Q7的栅极相连；场效应管Q7的漏极与变压器T的初级线圈的另一端和电阻R13的另一端相连；变压器T的次级线圈的两端分别形成能量传递电路的输出正端和输出负端。

与现有技术相比，本发明具有如下特点：

1、该固态继电器控制电路综合了场效应管为电压控制型及三极管为电流驱动型器件的特点，达到了节能的目的。

2、该固态继电器控制电路借鉴了开关电源的设计理念，使能量的转换效率得到提升，减少了非必要损耗，特别适合控制电源为28V的系统。

3、该固态继电器控制电路减少了非必要损耗，降低了控制电路的温升，对其进行集成化设计可减小固态继电器产品的体积。

附图说明

图1为一种固态继电器控制电路的原理图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实例，对本发明进一步详细说明。

参见图1，一种固态继电器控制电路，包括振荡波发生电路和能量传递电路。振荡波发生电路产生特定频率及特定占空比的类方波波形，其输出的特定波形作为能量传递电路的控制信号，控制能量传递电路执行相应动作，将变压器初级线圈的能力传递至次级线圈，完成固态继电器输出电路的驱动控制。

所述振荡波发生电路由电阻R1～R7、二极管V1～V2、三极管Q1、场效应管Q2～Q4和电容C1组成；电阻R1的一端与二极管V1的正极和三极管Q1的基极相连；电阻R1的另一端与场效应管Q4的漏极和电阻R7的一端相连后，形成振荡波发生电路的控制输出端；电阻R2的一端与三极管Q1的集电极相连；电阻R2的另一端与二极管V2的正极、电容C1的一端、电阻R3的一端、电阻R6的一端和电阻R7的一端相连后，形成振荡波发生电路的输入正端和输出正端；电阻R3的另一端与场效应管Q2和Q3的源极相连；电阻R4的一端与场效应管Q2的漏极、电阻R5的一端、场效应管Q4的源极相连后，形成振荡波发生电路的输入负端和输出负端；电阻R4的另一端与场效应管Q3的漏极和场效应管Q4的栅极相连；电阻R5的另一端与电阻R6的另一端和场效应管Q3的栅极相连；二极管V1的负极与三极管Q1的发射极、二极管V2的负极、电容C1的另一端和场效应管Q2的栅极相连。

所述能量传递电路由电阻R8～R13、电容C2、二极管V3～V4、三极管Q5～Q6、场效应管Q7和变压器T组成；电容C2的一端形成能量传递电路的控制输入端；电容C2另一端与电阻R8和R9的一端相连；电容R8的另一端与三极管Q5的发射极、变压器T的初级线圈的一端相连后，形成能量传递电路的输入正端；电阻R9的另一端与三极管Q5的基极相连；电阻R10的一端与三极管Q5的发射极相连，电阻R10的另一端与二极管V3的正极、三极管Q6的基极和电阻R11的一端相连；电阻R11的另一端与电阻R12的一端、二极管V4的正极、电阻R13的一端相连后，形成能量传递电路的输入负端；三极管Q6的发射极与二极管V3的负极、二极管V4的负极和场效应管Q7的栅极相连；场效应管Q7的漏极与变压器T的初级线圈的另一端和电阻R13的另一端相连；变压器T的次级线圈的两端分别形成能量传递电路的输出正端和输出负端。

振荡波发生电路的输入正端和输入负端与门限电路连接；振荡波发生电路的控制输出端与能量传递电路的控制输入端连接；振荡波发生电路的输出正端与能量传递电路的输入正端连接，振荡波发生电路的输出负端与能量传递电路的输入负端连接；能量传递电路的输出正端和输出负端与固体继电器后级通用电路连接。电阻R1～R7取值合适可使振荡波发生电路的工作电路降到1mA以下，调整电阻R5和R6的比值，可调整振荡波形的幅值、频率及占空比，调整电阻R1可调整振荡波的频率及占空比，二极管V2可限制场效应管Q2的栅极电压不超过Q2栅极击穿电压，三极管Q1及其周边电路给电容C1及场效应管Q2结电容提供放电回路。通过变压器将初级线圈的电能传递至次级线圈从而驱动固态继电器的输出电路。能量传递电路在振荡波发生电路的控制下，场效应管Q7不停的开通关断，由变压器T、场效应管Q7及电阻R13组成的回路按场效应管Q7的动作频率接通与关断，此时变压器T初级线圈产生交变的磁场，通过交变的磁场使变压器T次级线圈产生电能驱动固态继电器后级通用电路，该电路2mA左右的电流即可正常工作。

本发明采用场效应管与三极管相相结合的方式来降低控制电路功耗，场效应管为压控制型器件在驱动电压满足的情况下很小的电流即可驱动，三极管为电流型驱动器件可加速电容的充放电，利用器件各自的特点即可实现控制电路的可靠工作，提升电能转化效率，避免非必要的能量损耗，从而降低控制电路的总体功耗，为28V规格固态继电器小型化提供电路基础。

需要说明的是，尽管以上本发明所述的实施例是说明性的，但这并非是对本发明的限制，因此本发明并不局限于上述具体实施方式中。在不脱离本发明原理的情况下，凡是本领域技术人员在本发明的启示下获得的其它实施方式，均视为在本发明的保护之内。