一种固体继电器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种固体继电器，包括一个光伏二极管阵列和一个或两个场效应晶体管；还包括一个由光电晶体管、电阻组成的充电电路，光电晶体管的发射极接效应晶体管的栅极，集电极接在光伏二极管阵列的第一端，电阻接在场效应晶体管的源极和光伏二极管阵列的第二端之间；一个由三极管、N沟道场效应晶体管和两个电阻组成的加速泄放电路，三极管经一个电阻接场效应晶体管的栅极，集电极接在光伏二极管阵列的第二端，基极接光伏二极管阵列的第一端，N沟道场效应晶体管的漏极经一个电阻接场效应晶体管的栅极，源极与衬底接在场效应晶体管的源极，栅极接在光伏二极管阵列的第二端。本实用新型专利技术的继电器结构简单，在不增加接通时间的同时，提高了抗干扰能力。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于电器电子
，具体涉及一种固体继电器的设计。
技术介绍
固态继电器(Solid State Relays，SSR)是一种无触点电子开关，它利用电子元件 (如开关三极管、双向可控硅等半导体器件)的开关特性，可达到无触点无火花地接通和断开电路的目的，在其输入端加上直流或脉冲信号，输出端就能从关断状态转变成导通状态 (无信号时呈阻断状态)，即当控制脚之间施加电压时，固体继电器导通，而当控制脚之间的施加电压撤销则固体继电器断开，从而控制较大负载。美国专利号4804866介绍的固体继电器关断控制电路有效的使场效应管关断时的栅源电容放电速度的到提升。其基本原理为“将一个控制装置连接到光伏二极管阵列与输出金属氧化物场效应管的栅极之间，从而使控制装置在光伏输出时处于高阻状态，在光伏输出消失时处于低阻状态，以便光伏二极管阵列产生的充电电流流向输出端金属氧化物场效应管的栅极”。专利中提到的控制装置就是加速泄放电路，采用了 N沟道JFET (常闭器件)、二极管及NPN三极管、二极管、电阻组合而成。美国专利号5151602，在常闭性器件组成的金属氧化物场效应管栅极泄放电路中， 增加了阻抗原件。与专利号48404866的继电器相比较，增加了阻抗原件可以使继电器的输出信号波形上升下降沿变得平缓，有效的提高了继电器抗电器噪声的能力，但由于没做进一步处理使得接通和关断时间较长。美国专利号5278422同样是常闭型器件组成的加速泄放电路，该泄放电路也增加了阻抗原件。但由于此阻抗的位置并不在充电回路上，所以较美国专利号5151602，该泄放电路使栅充电时间不会延长，而同时又使得输出信号的下降沿趋于缓和，提高了抗噪声的能力，但总的关断时间还是偏大。公开号CN1D8553A公开了一种固体继电器，由常开型器件组成的加速充放电电路，该加速接通电路由电容、NPN三极管和二极管组成，其对金属氧化物场效应管栅的加速充电需要一个电容借助于输出电源提供的能量来实现。该方案有效减小了接通时间，但由于电容的引入和需要借助输出电源不可避免的增加了芯片面积和布线的难度，另外对下降沿坡度的控制也略显不足，抗干扰能力较差。
技术实现思路
本技术的目的是为了解决现有的固体继电器存在的上述问题，提出了一种固体继电器。本技术的技术方案是一种固体继电器，包括，一个接着继电器输入端子之间的发光元件；一个耦合发光元件光信号时，产生光伏输出的光伏二极管阵列；一个或两个接在继电器输出端子之间的常开型金属氧化物场效应晶体管；其特征在于，还包括，一个由光电晶体管、电阻组成的充电电路，其中光电晶体管的发射极接输出常开型金属氧化物场效应晶体管的栅极，集电极接在光伏二极管阵列的第一端，所述电阻接在输出常开型金属氧化物场效应晶体管的源极和光伏二极管阵列的第二端之间；一个由PNP三极管、N沟道耗尽型金属场效应晶体管和两个电阻组成的加速泄放电路，其中，PNP三极管经一个电阻接常开型金属氧化物场效应晶体管的栅极，集电极接在光伏二极管阵列的第二端，基极接光伏二极管阵列的第一端，N沟道耗尽型金属氧化物场效应晶体管的漏极经一个电阻接常开型金属氧化物场效应晶体管的栅极，源极与衬底接在常开型金属氧化物场效应晶体管的源极，栅极接在光伏二极管阵列的第二端。进一步的，所述固体继电器还包括一光敏电阻，所述光敏电阻连接在所述充电电路的电阻和所述N沟道耗尽型金属场效应晶体管源极之间。进一步的，接在继电器输出端子之间的常开型金属氧化物场效应晶体管为两个， 其中，两个常开型金属氧化物场效应晶体管的源极相连，作为所述继电器的第三输出端子； 两个漏极分别作为所述继电器的第一、第二输出端子。进一步的，金属氧化物场效应晶体管为N沟道增强型。本技术的有益效果1、本技术主要是通过对输出金属氧化物场效应晶体管栅电容进行充电放电来实现，进行栅充电时，主要由PNP三极管和N沟道耗尽型金属氧化物场效应管组成的放电电路处于高阻状态(即器件处于反偏)，而当放电电路处于低阻状态时，电荷将通过放电电路中两条通路进行泄放，从而达到了对继电器的导通及加速关断的目的。而对这两种电路实现转换的控制是通过所述光伏二极管阵列输出的改变而实现。2、本技术引入了光电三极管，在对输出金属氧化物场效应管栅充电时，电路处于光照状态下，光电三极管处于低阻状态，故充电电路的延迟将较小。3、本技术的充电电路和加速泄放电路较为简单，其中的三个电阻的功能不尽相同，分别起到了保证常闭型金属氧化物场效应管在充电时处于截止状态和使输出信号下降沿趋于缓和的作用，下降沿的缓和使得电路抗干扰能力较强。并且整个电路中不存在电容，不会增加芯片的面积。附图说明图1是本技术固体继电器实施例一的电路原理图。图2是本技术固体继电器实施例二的电路原理图。图3是本技术固体继电器实施例三的电路原理图。图4是实施例一的输入信号与输出信号的时序示意图。具体实施方式以下结合附图和具体的实施例对本技术作进一步的阐述。本技术的固体继电器的基本电路结构包括一个发光元件，在接收到输入电流时发出光信号；一个光伏二极管阵列，在接收到所述发光元件发出的光信号时由于光伏效应产生电流；继电器输出端连接的是一个常开型金属氧化场效应晶体管。另外还包括一个介于发光元件和输出场效应晶体管之间的控制电路，此电路用于控制对输出场效应晶体管栅的充放电。在所述发光元件接通后，光伏二极管阵列接收光照，经光伏效应有电流输出，充电电路被接通，光生电流经光电三极管和电阻对输出场效应晶体管栅进行充电；在所述发光元件关断后，光信号被取消，光伏二极管光伏输出被取消，此时加速泄放电路被接通，输出场效应晶体管栅上的电荷通过泄放电路被泄放。这里，控制电路具体包括充电电路和加速泄放电路。实施例一按照本技术的固体继电器的一种体现如图1的实施例一所示。包括，一个接着继电器输入端子111和Illa之间的发光元件112 ；—个耦合发光元件光信号时，产生光伏输出的光伏二极管阵列113 ；—个接在继电器输出端子之间的常开型金属氧化物场效应晶体管120还包括，一个由光电晶体管114、电阻119组成的充电电路，其中光电晶体管114的发射极接输出常开型金属氧化物场效应晶体管120的栅极，集电极接在光伏二极管阵列113的第一端，电阻119接在输出常开型金属氧化物场效应晶体管120的源极和光伏二极管阵列113 的第二端之间；这里，光电晶体管114的基极悬空，经光照后在集电结产生电子空穴对使晶体管导通。 一个由PNP三极管116、N沟道耗尽型金属场效应晶体管118和两个电阻115、117 组成的加速泄放电路，其中，PNP三极管116经一个电阻115接常开型金属氧化物场效应晶体管120的栅极，集电极接在光伏二极管阵列113的第二端，基极接光伏二极管阵列113的第一端，N沟道耗尽型金属氧化物场效应晶体管118的漏极经一个电阻117接常开型金属氧化物场效应晶体管120的栅极，源极与衬底接在常开型金属氧化物场效应晶体管120的源极，栅极接在光伏二极管阵列113的第二端。光电晶体管114接于光伏二极管阵列113的第一端和常开型金属氧化物场效应晶体管120的栅极之间，其导通状态下的低阻抗保证了继电器开启时间不致过大。PNP三极本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张有润，吴浩然，张波，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：实用新型
国别省市：