用CMOS电路作触发器的微型固态控制器制造技术

用ＣＭＯＳ电路作触发器的微型固态控制器由ＣＭＯＳ触发器，ＣＭＯＳ集成电路电源，固态开关触发控制器，固态开关触发控制器保护电路，固态开关触发器，固态开关组成。其特征是：采用ＣＭＯＳ电路作触发器，使得微型固态控制器的应用更加广泛，不但能作成标准插件在自控系统中作为终端或中间控制器使用，还可独立地作为环境和功能控制器使用。（*该技术在1996年保护过期，可自由使用*）

Micro solid state controller using CMOS circuit as trigger

Solid state micro controller with CMOS circuit trigger by CMOS flip-flop, CMOS IC power, solid-state switch trigger controller, solid-state switch trigger protection circuit, solid-state switch trigger, solid-state switch. It is characterized by a CMOS circuit trigger, the application of solid state micro controller is more extensive, not only can be used as the terminal plug into a standard or intermediate controller in automatic control system, can also independently as the environment and function controller.

【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种用CMOS电路作触发器的微型固态控制器，应用于电子控制领域，即可在自控系统中作为终端或中间控制器使用，也可以独立地作为环境和功能控制器使用，而且可以完成多点控制和报警。在自控系统中，传统的控制器，一般都是针对本系统的需要而设计的，功能单一改动困难，这就要求每设计一个新自控系统，就必须重新设计与之相对应的控制器，这给各基层部门自行开发新系统和改造旧系统代来了不少麻烦，同时由于控制器功能单一，其成本也就较高，另外需要直流低压供电，需要稳压电源，所以体积和重量也较大。84年由轻工业出版社出版的《家用电器大全》第683页，介绍了一种应用在半自动洗衣机上的电子式程序控制器，此控制器由四大部分组成1.程序控制部分；2.水位控制部分；3.执行机构；4.稳压电源。其中程序控制部分是用数字集成电路组合而成；水位控制部分由霍尔集成电路和磁铁组成；执行机构是由继电器和电磁阀组成；稳压电源由变压器、全桥、阻容滤波电路和齐纳二极管组成。其缺点是集成度低、电路复杂、成本高、有低压电路，所以体积大，执行机构有触点，所以寿命短。本技术的目的就是要研制一种微型固态控制器，此微型固态控制器不但能在较精密的自控系统中作为终端或中间控制器使用，且加上各种传感器和功能电路后，就能成为一个独立完整的系统，完成各种环境和功能控制，本控制器没有低压电路能直接接入220V交流市电，并能输出较大功率的交流电，但体积确可做的很小。用本技术所制成的控制器在应用到自控系统时与现有技术相比有许多优点，由于它具有电路简单、元件少、成本低、体积小、重量轻、通用性好、使用方便、容易生产等优点，所以可将它做成各种规格的标准插件，这样我们在开发各种新的自控系统时，只需通过造择不同规格的标准控制器插件，即可完成控制器部分的全部工作，改变了以往每开发一个新系统就要重新设计和制造控制器的现象。由于本技术的出现，使得CMOS集成电路在没有直流稳压电源的情况下，即可以控制市电，而CMOS集成电路又是一类有许多杰出性能和有许多成熟功能电路的器件。这就使得我们可以制造出许多控制功能较复杂、精度较高而体积和重量都很小的环境和功能控制器。由于以上的这些特点，用本技术制造的各种控制器具有体积小、重量轻、成本低、功能强、用途广、使用方便、制造容易、无触点、寿命长等特点。因此，能广泛应用于工业控制、家用电器等各种需要控制市电和报警的场合。下面结合附图详细说明本技术。图1是将本技术，应用于自控系统时，所制造出的电信号控制器原理方框图。图2是电信号控制器电路原理图。图3是使用芯片IC的电信号控制器电路原理图。图4是环境和功能控制器原理方框图。如图1整个控制器可分为CMOS触发器(1)；CMOS集成电路电源(2)；固态开关触发控制器(3)；固态开关触发控制器保护电路(4)；固态开关触发器(5)；固态开关(6)，六部分组成。当一外加控制信号电平超过CMOS触发器(1)的触发电平时，触发器立即翻转，使固态开关触发控制器(3)由截止状态进入导通状态，固态开关触发器(5)所产生的触发电流被加到了固态开关(6)的控制极上，使固态开关(6)导通，负载得电工作。反之外加控制信号电平一旦低于CMOS触发器(1)的触发电平时，固态开关(6)就立即关断，负载失电而停止工作。如图2控制器外端钮共有5个，1和3是市电输入端接交流220V市电；1和2是市电输出端接负载；3和4之间接外电阻，用以改变输入控制信号为直流模拟信号时的控制点电平，在用于数字信号控制时可不接；4和5为前级控制信号输入端，其中4接高电位，5接低电位。市电经二极管D1半波整流，电阻R1限流、电容C1滤波，齐纳二极管DW1稳压后，在DW1两端形成一个稳定直流电压，其大小为VDD，此电压就是供给CMOS集成电路的电源，之所以能用此电路为CMOS集成电路供电，是由CMOS本身极低功耗的特点决定的，但是以往人们对CMOS有一种偏见，认为CMOS很娇气，似乎不用直流低压，不经过变压器的降压和隔离，直接与市电相接是不可能的，至少也是不可靠的。实际上只要我们认真地分析一下CMOS损坏的原因。就会发现这种供电方式是完全可行和可靠的，VDD就等于稳压管DW1的稳压值，所以我们通过选择不同稳压值的DW1就可改变VDD，此CMOS电源电路的特点是简单实用，VDD的稳定性好，不随外电网电压变化而变化。这里要提醒大家注意以后我们在电路中讲那一点的电平或电位都是以VSS为零电位参考点而言的，即你可以认为VSS就是电路中的地。由4个2输入端与非门F1，F2，F3，F4组成了CMOS触发器，他们的连接方式很简单，4个门都有一个输入端接VDD，而另一个输入端与前级的输出端相连。整个触发器有一个输入端A和2个输出端Q，Q，当输入为数字信号时，情况很简单，A＝1，Q＝1，Q＝0；A＝0，Q＝0，Q＝1。在输入为直流模拟信号时，问题就不这样简单了，我们知道，用一模拟信号作为触发器的输入信号时，要求触发器的传输特性为输入为某一电平时触发器增益为无穷大，而在其他输入电平情况下，增益为0，这就是说触发器的输出只可能是高或低电平，不能有其他中间电平出现，且在高低电平相互转换时斜率为无穷大。用如图2形式组成的触发器，由于利用了CMOS门有较高噪声容限的特点，只要在VDD较高的情况下工作，此触发器的传输特性就非常接近于理想的传输特性。所以当输入为直流模拟信号时，触发器仍有很好的开关特性，输入电平大于触发器的触发电平时，Q＝1，Q＝0，反之Q＝0，Q＝1。电阻R2是一个起了三重作用的电阻，第一、在输入信号高于F1的输入端保护电压时R2起了限流电阻的作用；第二、它起了隔离作用，将3端与5端隔离，使输入端与电源端隔离开来，使输入端完全不带电，由于触发器有极高的输入阻抗，所以R2的存在并不影响输入信号的传输；第三在输入为直流模拟信号时，它起了一个分压电阻的作用，另一个分压电阻是外电阻RW，在使用控制器时，我们只要通过改变外电阻RW，就可以改变控制点电平。例如触发器触发电平为VA，现在需要在外加直流模拟信号电平为VK时控制器动作，那么我们只要选择RW＝ (VA)/(VK-VA) R2就可以了。由于CMOS集成电路的电源电压范围宽(3－18V)，所以通过改变VDD，即通过选择不同的DW1就可改变触发器的触发电平，使多种类型数字集成电路输出信号能直接作为本控制器的输入信号使用，而中间不需要任何接口，这给使用者代来了不少方便。P沟道结型场效应管T1，NPN开关管T2和二极管D2、D3，电阻R4、R5组成了固态开关触发控制器，它的作用是为固态开关的触发电流提供一个通道，触发电流通过此通道后被加到固态开关控制极G上，此通道的开闭决定于前级CMOS触发器的输出Q和Q。当Q＝1，Q＝0时，此通道开通，触发电流被加到G上，双向可控硅SCR导通，这时我们称固态开关触发控制器处于导通状态，当Q＝0，Q＝1时，此通道关闭，触发电流不能被加到G上，SCR关断，这时我们称固态开关触发控制器处于截止状态。此固态开关触发控制器电路巧妙地利用了集成门电路容易得到互为反相输出的特点，用一个NPN开关管为触发电源提供正半周触发通道，用一个P沟道结型场效应管为触发电流提供负半周触发通道，为了表达出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用ＣＭＯＳ电路作触发器的微型固态控制器，它包括：固态开关触发控制器保护电路（４）；固态开关触发器（５）；固态开关（６），其特征在于它还包括：ＣＭＯＳ触发器（１）；ＣＭＯＳ集成电路电源（２）；固态开关触发控制器（３）。

【技术特征摘要】
1.一种用CMOS电路作触发器的微型固态控制器，它包括固态开关触发控制器保护电路(4)；固态开关触发器(5)；固态开关(6)，其特征在于它还包括CMOS触发器(1)；CMOS集成电路电源(2)；固态开关触发控制器(3)。2.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于控制器外端钮1、2之间接负载RL；1、3之间接交流220V市电；3、4之间接有一外电阻RW；4接控制信号高电位，5接控制信号低电位；3、5之间接有一限流隔离电阻R2。3.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于其中的CMOS触发器(1)是由CMOS门路组合而成的CMOS触发器CF。4.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓东，
申请(专利权)人：张晓东，
类型：实用新型
国别省市：41[中国|河南]