[发明专利]一种固体继电器

说明书

技术领域

本发明属于电器电子技术领域，具体涉及一种固体继电器的设计。

背景技术

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CNl728553A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。

发明内容

本发明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。

本发明的技术方案是：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。

本发明的有益效果：

1、本发明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、本发明引入了光电三极管，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。