一種交流固態(tài)繼電器的制造方法
【專利摘要】一種交流固態(tài)繼電器，包括有電源電路、輸入電路、可控硅和報警輸出電路，其特征在于：還包括單片機，電源電路的輸出端和單片機的電源輸入端相連，輸入電路的輸出端和單片機的信號輸入端相連，單片機的報警輸出端和報警輸出電路的輸入端相連；過零采樣電路采樣端分別并聯(lián)在可控硅的兩端，過零信號輸出端和單片機的過零信號檢測端相連；可控硅觸發(fā)電路的控制輸入端和單片機的觸發(fā)信號輸出端相連，第一控制輸出端和可控硅的控制端相連，第二控制輸出端和可控硅的陰極或者陽極相連。本實用新型的優(yōu)點在于：采用直接并聯(lián)在可控硅上取過零信號的方式，在不增加線路復雜性的前提下，既實現(xiàn)了對負載回路的故障檢測，又實現(xiàn)可控硅內(nèi)部開路故障的檢測；采用單片機控制，實現(xiàn)固態(tài)繼電器的智能化，提高產(chǎn)品的安全性和可靠性。
【專利說明】一種交流固態(tài)繼電器

【技術(shù)領域】
[0001]本實用新型涉及一種交流固態(tài)繼電器。

【背景技術(shù)】
[0002]固態(tài)繼電器(縮寫SSR)是工業(yè)自動化控制中常用的控制執(zhí)行器件，它是由微電子電路、分立電子器件和電力電子功率器件組成的無觸點開關，用隔離器件實現(xiàn)了控制端與負載端的隔離。常規(guī)的交流固態(tài)繼電器內(nèi)部電路如圖1所示的虛線框，一般由三部分組成:輸入電路、隔離(耦合)電路和輸出電路，其中，輸出電路由開關元件(如單向可控硅、雙向可控硅等)和控制電路組成。
[0003]在電氣自動控制的應用中，對控制系統(tǒng)的安全性與可靠性有要求的場合，控制系統(tǒng)中通常都要求有故障檢測、報警、處理等單元。因此，當使用固態(tài)繼電器作為控制系統(tǒng)執(zhí)行元件時，往往需要配置對固態(tài)繼電器及控制回路的檢測部件，用來判斷執(zhí)行部分與負載的故障，提高控制系統(tǒng)的可靠性和安全性。
[0004]然而，現(xiàn)有技術(shù)中常用的交流固態(tài)繼電器大多數(shù)都沒有溫度、負載斷線、內(nèi)部功率器件故障等報警檢測功能，缺乏對產(chǎn)品安全性和可靠性的設計考慮。目前已有部分產(chǎn)品可以對固態(tài)繼電器的負載斷線作出檢測，其常規(guī)做法是選用普通固態(tài)繼電器再加上負載斷線報警器，采用傳統(tǒng)的檢測負載電流有/無或電流的大小的方式來判斷負載是否斷線，一般用電磁電流互感器作為電流檢測器件，也是目前最常用的檢測手段方法。但是，采用上述的檢測方式無法將固態(tài)繼電器做成標準常規(guī)尺寸，體積與尺寸需要放大或特別定制，使得電路結(jié)構(gòu)整體體積龐大，同時增加內(nèi)部線路的復雜性與設計制造成本；另外，采用上述的檢測方法一般也無法檢測固態(tài)繼電器自身內(nèi)部的可控硅故障，無法保證固態(tài)繼電器的使用可靠性和安全性。因此，針對上述存在的問題，還有待于對現(xiàn)有的固態(tài)繼電器故障檢測方式作出進一步的改進。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)現(xiàn)狀而提供一種可有效檢測固態(tài)繼電器的內(nèi)部和外部負載故障且使用安全性和可靠性更高的交流固態(tài)繼電器。
[0006]本實用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:一種交流固態(tài)繼電器，包括有電源電路、輸入電路、可控硅和報警輸出電路，其特征在于:所述的交流固態(tài)繼電器還包括有
[0007]單片機，包括有電源輸入端、信號輸入端、報警輸出端、過零信號檢測端和觸發(fā)信號輸出端，所述電源電路的輸出端和所述單片機的電源輸入端相連，所述輸入電路的輸出端和所述單片機的信號輸入端相連，所述單片機的報警輸出端和所述報警輸出電路的輸入端相連；單片機可以使用現(xiàn)有技術(shù)中具有上述功能端口的各種芯片實現(xiàn)；
[0008]過零采樣電路，用于采集交流固態(tài)繼電器的負載回路上的交流過零信號，該過零采樣電路包括有第一過零采樣端、第二過零采樣端和過零信號輸出端，所述第一過零采樣端、第二過零采樣端分別并聯(lián)在所述可控硅的兩端，具體并聯(lián)方式屬于常規(guī)技術(shù)，可以是并聯(lián)在可控硅的陰極和陽極兩端，也可以是并聯(lián)在可控硅的控制極和陽極兩端，所述過零信號輸出端和所述單片機的過零信號檢測端相連；
[0009]可控硅觸發(fā)電路，包括控制輸入端、第一控制輸出端和第二控制輸出端，所述控制輸入端和所述單片機的觸發(fā)信號輸出端相連，所述第一控制輸出端和所述可控硅的控制端相連，所述第二控制輸出端和所述可控硅的陰極或者陽極相連。
[0010]具體地，作為優(yōu)選，所述的過零采樣電路可以通過現(xiàn)有技術(shù)中的各種電路實現(xiàn)，優(yōu)選地，該過零采樣電路可以通過如下電路實現(xiàn):該電路包括有第一全波橋式整流器、第一光耦和第一穩(wěn)壓二極管，其中，所述第一全波橋式整流器的第一交流電壓輸入端作為該過零采樣電路的第一過零采樣端和所述可控硅的陽極相連，所述第一全波橋式整流器的第二交流電壓輸入端作為該過零采樣電路的第二過零采樣端和所述可控硅的陰極相連；所述第一全波橋式整流器的正極性端分成兩路，一路和所述第一光親的輸入發(fā)光二極管的正極相連，第二路與所述第一穩(wěn)壓二極管的負極相連，該第一穩(wěn)壓二極管的負極一路和所述第一全波橋式整流器的負極性端相連，第二路和所述第一光耦的輸入發(fā)光二極管的負極相連；所述第一光耦的輸出三極管發(fā)射極接地，該第一光耦的輸出三極管集電極一路經(jīng)第六電阻接直流電源正極，另一路作為所述過零采樣電路的過零信號輸出端和所述單片機的過零信號檢測端相連；并且，所述第一光耦的輸入發(fā)光二極管回路上還串聯(lián)有至少一個限流電阻。
[0011]作為又一優(yōu)選，所述的過零采樣電路包括有第一全波橋式整流器、第一光耦和第一穩(wěn)壓二極管，其中，所述第一全波橋式整流器的第一交流電壓輸入端作為該過零采樣電路的第一過零采樣端和所述可控硅的陽極相連，所述第一全波橋式整流器的第二交流電壓輸入端作為該過零采樣電路的第二過零采樣端和所述可控硅的陰極相連；所述第一全波橋式整流器的正極性端分成兩路，一路和所述第一光耦的輸入發(fā)光二極管的正極相連，第二路與所述第一穩(wěn)壓二極管的負極相連，該第一穩(wěn)壓二極管的負極一路和所述第一全波橋式整流器的負極性端相連，第二路和所述第一光耦的輸入發(fā)光二極管的負極相連；所述第一光耦的輸出三極管集電極接直流電源正極，該第一光耦的輸出三極管發(fā)射極一路經(jīng)第六電阻接地，另一路作為所述過零采樣電路的過零信號輸出端和所述單片機的過零信號檢測端相連；并且，所述第一光耦的輸入發(fā)光二極管回路上還串聯(lián)有至少一個限流電阻。
[0012]作為另一優(yōu)選，所述的過零采樣電路包括有第二光耦、第三光耦和雙向TVS管，所述雙向TVS管的負極一路作為該過零采樣電路的第一過零采樣端和所述可控硅的陽極相連，另一路和所述第二光耦的輸入發(fā)光二極管的正極相連；所述雙向TVS管的正極一路作為該過零采樣電路的第二過零采樣端和所述可控硅的陰極相連，另一路和所述第三光耦的輸入發(fā)光二極管的正極相連；同時，所述第二光親的輸入發(fā)光二極管的負極和所述第三光耦的輸入發(fā)光二極管的正極相連，所述第二光耦的輸入發(fā)光二極管的正極和所述第三光耦的輸入發(fā)光二極管的負極相連；所述第二光耦的輸出三極管的集電極經(jīng)第十一電阻連接直流電源正極，該第二光耦的輸出三極管的集電極和第三光耦的輸出三極管的集電極共接后作為作為所述過零采樣電路的過零信號輸出端和所述單片機的過零信號檢測端相連；所述第二光耦的輸出三極管的發(fā)射極和第三光耦的輸出三極管的發(fā)射極共接后接地；并且，所述第二光耦的輸入發(fā)光二極管和第三光耦的輸入發(fā)光二極管的并聯(lián)回路上還串接有至少一個限流電阻。
[0013]作為再一優(yōu)選，所述的過零采樣電路包括有第二光耦、第三光耦和雙向TVS管，所述雙向TVS管的負極一路作為該過零采樣電路的第一過零采樣端和所述可控硅的陽極相連，另一路和所述第二光耦的輸入發(fā)光二極管的正極相連；所述雙向TVS管的正極一路作為該過零采樣電路的第二過零采樣端和所述可控硅的陰極相連，另一路和所述第三光耦的輸入發(fā)光二極管的正極相連；同時，所述第二光親的輸入發(fā)光二極管的負極和所述第三光耦的輸入發(fā)光二極管的正極相連，所述第二光耦的輸入發(fā)光二極管的正極和所述第三光耦的輸入發(fā)光二極管的負極相連；所述第二光耦的輸出三極管的集電極和第三光耦的輸出三極管的集電極共接后連接直流電源正極，所述第二光耦的輸出三極管的發(fā)射極和第三光耦的輸出三極管的發(fā)射極共接后分兩路，一路經(jīng)第十一電阻后接地，另一路作為所述過零采樣電路的過零信號輸出端和所述單片機的過零信號檢測端相連；并且，所述第二光耦的輸入發(fā)光二極管和第三光耦的輸入發(fā)光二極管的并聯(lián)回路上還串接有至少一個限流電阻。
[0014]作為優(yōu)選，所述的可控硅觸發(fā)電路包括有第一二極管、第一三極管和第一脈沖變壓器，其中，所述第一三極管的基極經(jīng)第十二電阻后作為所述可控硅觸發(fā)電路的控制輸入端和所述單片機的觸發(fā)信號輸出端相連，該第一三極管的發(fā)射極接地，該第一三極管的集電極和所述第一二極管的正極相連，所述第一二極管的負極連接直流電源正極；所述第一脈沖變壓器的輸入級兩端分別并聯(lián)在所述第一二極管的正負極兩端，所述第一脈沖變壓器的輸出級一端連接所述可控硅的陰極，該第一脈沖變壓器的輸出級另一端連接所述可控硅的控制極。
[0015]作為另一優(yōu)選，所述的可控娃觸發(fā)電路包括有第一光繼電器，所述第一光繼電器的輸入發(fā)光二極管正極經(jīng)第十五電阻后作為所述可控硅觸發(fā)電路的控制輸入端和所述單片機的觸發(fā)信號輸出端相連，該第一光繼電器的輸入發(fā)光二極管負極接地；所述第一光繼電器的輸出場效應管一端經(jīng)第十六電阻連接所述可控娃的控制極，該第一光繼電器的輸出場效應管另一端經(jīng)第十七電阻連接所述可控硅的陽極。
[0016]作為再一優(yōu)選，所述的可控硅觸發(fā)電路包括有第四光耦、第二三極管和第二全波橋式整流器，其中，所述第四光耦的輸入發(fā)光二極管正極經(jīng)第十八電阻后作為所述可控硅觸發(fā)電路的控制輸入端和所述單片機的觸發(fā)信號輸出端相連，該第四光耦的輸入發(fā)光二極管負極接地；所述第四光耦的輸出三極管集電極經(jīng)第十九電阻連接所述第二全波橋式整流器的正極性端，該第四光耦的輸出三極管發(fā)射極一路連接所述第二三極管的基極，另一路經(jīng)第二十電阻連接第二三極管的發(fā)射極，所述第二三極管的發(fā)射極同時又和所述第二全波橋式整流器的負極性端相連；所述第二三極管的集電極經(jīng)第二十一電阻連接所述第二全波橋式整流器的正極性端；所述第二全波橋式整流器的兩個交流電壓輸入端分別連接在所述可控硅的控制極和陽極上。
[0017]作為優(yōu)選，所述的交流固態(tài)繼電器還包括有測溫電路，所述單片機具有溫度檢測端，所述測溫電路的輸出端和所述單片機的溫度檢測端相連。
[0018]作為優(yōu)選，所述的測溫電路包括有熱敏電阻和第二電容；所述的單片機為型號是PIC12F675的芯片，該芯片具有八個管腳，所述芯片的第一管腳連接直流電源正極；所述芯片的第二管腳作為所述單片機的觸發(fā)信號輸出端；所述芯片的第三管腳作為所述單片機的報警輸出端；所述芯片的第四管腳作為所述單片機的過零信號檢測端；所述芯片的第五管腳經(jīng)第二十二電阻連接發(fā)光二極管的正極，所述發(fā)光二極管的負極接地；所述芯片的第六管腳作為所述單片機的信號輸入端連接所述輸入電路；所述芯片的第七管腳第一路經(jīng)所述熱敏電阻接地，第二路經(jīng)所述第二電容接地，第三路經(jīng)第二十三電阻連接直流電源正極；所述芯片的第八管腳一路接地，另一路經(jīng)第一電容連接直流電源正極。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點在于:針對目前普遍使用的交流固態(tài)繼電器無內(nèi)部故障報警、外部負載故障報警的缺失，增加交流固態(tài)繼電器的內(nèi)部功率器件(可控硅)的短路/開路故障檢測、外部負載斷線故障檢測的功能，并且摒棄傳統(tǒng)的較為復雜的檢測電路結(jié)構(gòu)(用互感器檢測負載電流來判斷負載斷線的方式，以及通過陽極小可控硅觸發(fā)大可控硅的觸發(fā)方式)，采用更簡單有效的檢測電路結(jié)構(gòu)(直接并聯(lián)在可控硅上取過零信號的方式，以及可控硅的陰極觸發(fā)或陽極觸發(fā)方式)實現(xiàn)負載斷線、功率開關器件故障等的檢測，整體結(jié)構(gòu)緊湊小巧，可以簡化固態(tài)繼電器的生產(chǎn)工藝，提高生產(chǎn)效率；線路結(jié)構(gòu)整體采用了單片機控制，實現(xiàn)了固態(tài)繼電器的智能化控制，提高了產(chǎn)品的使用安全性和可靠性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的固態(tài)繼電器電路功能框圖。
[0021]圖2為本實用新型的交流固態(tài)繼電器的電路功能框圖。
[0022]圖3為圖2所示功能框圖中的過零采樣電路的線路連接圖示例一。
[0023]圖4為圖2所示功能框圖中的過零采樣電路的線路連接圖示例二。
[0024]圖5為圖2所示功能框圖中的過零采樣電路的線路連接圖示例三。
[0025]圖6為圖2所示功能框圖中的過零采樣電路的線路連接圖示例四。
[0026]圖7為圖2所示功能框圖中的可控硅觸發(fā)電路的線路連接圖示例一。
[0027]圖8為圖2所示功能框圖中的可控硅觸發(fā)電路的線路連接圖示例二。
[0028]圖9為圖2所示功能框圖中的可控硅觸發(fā)電路的線路連接圖示例三。
[0029]圖10為本實用新型的交流固態(tài)繼電器的故障檢測方法流程圖。
[0030]圖11為本實用新型具體實施例的單片機線路連接圖。
[0031]圖12為本實用新型具體實施例的過零采樣電路和可控硅觸發(fā)電路線路連接圖。
[0032]圖13為本實用新型具體實施例的電源電路線路連接圖。
[0033]圖14為本實用新型具體實施例的輸入電路線路連接圖。
[0034]圖15為本實用新型具體實施例的報警輸出電路線路連接圖。

【具體實施方式】
[0035]以下結(jié)合附圖實施例對本實用新型作進一步詳細描述。
[0036]如圖2?圖9所示，本實用新型公開了一種交流固態(tài)繼電器及其內(nèi)部電路連接結(jié)構(gòu)，該交流固態(tài)繼電器包括有電源電路1、輸入電路2、可控硅、報警輸出電路3、過零采樣電路4、可控硅觸發(fā)電路5、測溫電路6和單片機7，單片機7包括有電源輸入端71、信號輸入端72、報警輸出端73、過零信號檢測端74、觸發(fā)信號輸出端75和溫度檢測端76，參見圖2 ;
[0037]其中，電源電路I的作用是將外部的供電轉(zhuǎn)換為內(nèi)部線路所需要的電源，電源電路I的輸出端和單片機7的電源輸入端71相連；
[0038]輸入電路2是按信號類型分為脈沖信號與連續(xù)模擬信號，根據(jù)控制方式不同而不同，例如過零型交流固態(tài)繼電器一般輸入為3?36V的脈沖信號，隨機型交流固態(tài)繼電器一般輸入為連續(xù)模擬信號(例如O?5V、1?5V、0?10mA、4?20mA等)，輸入電路2的輸出端和單片機7的信號輸入端72相連；
[0039]報警輸出電路3 —般為繼電器開關輸出或晶體管輸出，晶體管輸出又分晶體管NPN輸出和晶體管PNP輸出，報警輸出電路3的輸入端和單片機7的報警輸出端73相連；
[0040]測溫電路6用來采樣固態(tài)繼電器的自身溫度，根據(jù)溫度傳感器的不同可以有多種，例如用A/D測量溫度或用比較器測量溫度，如果固態(tài)繼電器的自身溫度大于安全溫度(一般為80°C )，則固態(tài)繼電器自身過溫故障，需要報警輸出，測溫電路6的輸出端和單片機7的溫度檢測端76相連；
[0041]過零采樣電路4用于采集交流固態(tài)繼電器的負載回路上的交流過零信號，該過零采樣電路4包括有第一過零采樣端、第二過零采樣端和過零信號輸出端，第一過零采樣端、第二過零采樣端分別并聯(lián)在可控硅的兩端，過零信號輸出端和單片機7的過零信號檢測端74相連；過零采樣端并聯(lián)在可控硅兩端的具體接法為本領域技術(shù)人員所熟知，是常規(guī)技術(shù)，具體地，過零采樣端可以并聯(lián)在可控硅的陽極和陰極兩端上，也可以并聯(lián)在可控硅的陽極和控制極兩端上；
[0042]可控硅觸發(fā)電路5包括控制輸入端、第一控制輸出端和第二控制輸出端，控制輸入端和單片機7的觸發(fā)信號輸出端75相連，第一控制輸出端和可控硅的控制端相連，第二控制輸出端和可控硅的陰極或者陽極相連。
[0043]上述電源電路1、輸入電路2、報警輸出電路3和測溫電路6都是常規(guī)功能模塊，可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的各種電路結(jié)構(gòu)實現(xiàn)。本實用新型所涉及的可控硅可以為雙向可控硅，也可以由兩個反極性并聯(lián)的單向可控硅替代，以下電路中僅給出了雙向可控硅的連接方式，兩個反極性并聯(lián)的單向可控硅的線路連接方式可視為是雙向可控硅的等同替換，在此省略具體線路連接圖。
[0044]本實用新型的過零采樣電路4采用直接并聯(lián)在可控硅上取過零信號，而不是并聯(lián)在同相位的交流電源上，同時過零采樣電路4又與負載串聯(lián)在一個回路中，當負載斷線時，過零采樣電路4就失電(即采樣不到過零信號)，這種電路設計可以減少固態(tài)繼電器的連線，使得固態(tài)繼電器的整體體積可以做到更為緊湊、小巧。具體地，本實用新型的過零采樣電路4可以有多種電路結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，優(yōu)選地，可以通過如下的四種電路連接結(jié)構(gòu)實現(xiàn):
[0045]如圖3所示，該過零采樣電路4包括有第一全波橋式整流器ZLl、第一光耦Ul和第一穩(wěn)壓二極管Dzl，其中，第一全波橋式整流器ZLl的第一交流電壓輸入端經(jīng)第一電阻Rl后作為該過零采樣電路4的第一過零采樣端和可控硅的陽極相連，第一全波橋式整流器ZLl的第二交流電壓輸入端經(jīng)第二電阻R2后作為該過零采樣電路4的第二過零采樣端和可控硅的陰極相連；第一全波橋式整流器ZLl的正極性端經(jīng)第三電阻R3后分成兩路，一路經(jīng)第五電阻R5和第一光親Ul的輸入發(fā)光二極管的正極相連，第二路與第一穩(wěn)壓二極管Dzl的負極相連，該第一穩(wěn)壓二極管Dzl的負極一路經(jīng)第四電阻R4后和第一全波橋式整流器ZLl的負極性端相連，第二路和第一光耦Ul的輸入發(fā)光二極管的負極相連；第一光耦Ul的輸出三極管發(fā)射極接地，該第一光耦Ul的輸出三極管集電極一路經(jīng)第六電阻R6接直流電源正極，另一路作為過零采樣電路4的過零信號輸出端和單片機7的過零信號檢測端74相連。
[0046]如圖4所示，該過零采樣電路4包括有第一全波橋式整流器ZLl、第一光耦Ul和第一穩(wěn)壓二極管Dzl，其中，第一全波橋式整流器ZLl的第一交流電壓輸入端經(jīng)第一電阻Rl后作為該過零采樣電路4的第一過零采樣端和可控硅的陽極相連，第一全波橋式整流器ZLl的第二交流電壓輸入端經(jīng)第二電阻R2后作為該過零采樣電路4的第二過零采樣端和可控硅的陰極相連；第一全波橋式整流器ZLl的正極性端經(jīng)第三電阻R3后分成兩路，一路經(jīng)第五電阻R5和第一光親Ul的輸入發(fā)光二極管的正極相連，第二路與第一穩(wěn)壓二極管Dzl的負極相連，該第一穩(wěn)壓二極管Dzl的負極一路經(jīng)第四電阻R4后和第一全波橋式整流器ZLl的負極性端相連，第二路和第一光耦Ul的輸入發(fā)光二極管的負極相連；第一光耦Ul的輸出三極管集電極接直流電源正極，該第一光耦Ul的輸出三極管發(fā)射極一路經(jīng)第六電阻R6接地，另一路作為過零采樣電路4的過零信號輸出端和單片機7的過零信號檢測端74相連。
[0047]圖3與圖4電路結(jié)構(gòu)的不同在于，圖3電路在第一光耦Ul輸出后的過零信號為上拉輸出，而圖4在第一光耦Ul輸出后的過零信號為下拉輸出。圖3和圖4電路的取過零信號的原理相同:電路的兩個過零采樣端分別并聯(lián)在可控硅的兩端，取高壓的交流信號經(jīng)第一電阻R1、第二電阻R2限流分壓后，經(jīng)過第一全波橋式整流器ZLl轉(zhuǎn)換成脈動信號，再經(jīng)第三電阻R3、第四電阻R4和第五電阻R5限流分壓以及第一穩(wěn)壓二極管Dzl的保護后，轉(zhuǎn)變成第一光耦Ul能接收的信號來驅(qū)動該第一光耦U1，使得第一光耦Ul輸出與交流信號對應的脈動信號。對于圖3的過零采樣電路4來說，脈動信號的下降沿就是交流信號過零后的上升沿，此信號傳輸給單片機7，由單片機7判斷它為交流過零點；對于圖4的過零采樣電路4來說，脈動信號的上升沿就是交流信號過零后的上升沿，單片機7判斷它為交流過零點；而當可控硅導通時，過零采樣端的電壓很低，只有可控硅的導通壓降，第一光耦Ul不能導通，過零信號在圖3電路中表現(xiàn)為高電平，而在圖4電路中則表現(xiàn)為低電平。圖3和圖4電路中，第一光耦Ul的輸入發(fā)光二極管回路上串聯(lián)有至少一個限流電阻，第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4和第五電阻R5均是限流分壓作用，以限制電流電壓使得第一光耦Ul的工作電參數(shù)合適，流過第一光耦Ul的電流要低于可控硅的最小觸發(fā)電流，防止誤觸發(fā)可控硅。
[0048]如圖5所示，為本實用新型所采用的另一種過零采樣電路4，該過零采樣電路4包括有第二光耦U2、第三光耦U3和雙向TVS管Dz2(TVS管:瞬態(tài)抑制二極管的簡稱)，雙向TVS管Dz2的負極一路經(jīng)第七電阻R7后作為該過零采樣電路4的第一過零采樣端和可控硅的陽極相連，另一路經(jīng)第九電阻R9和第二光耦U2的輸入發(fā)光二極管的正極相連；雙向TVS管Dz2的正極一路經(jīng)第八電阻R8后作為該過零采樣電路4的第二過零采樣端和可控硅的陰極相連，另一路經(jīng)第十電阻RlO和第三光耦U3的輸入發(fā)光二極管的正極相連；同時，第二光親U2的輸入發(fā)光二極管的負極和第三光親U3的輸入發(fā)光二極管的正極相連，第二光親U2的輸入發(fā)光二極管的正極和第三光親U3的輸入發(fā)光二極管的負極相連；第二光親U2的輸出三極管的集電極經(jīng)第i^一電阻Rl I連接直流電源正極，該第二光耦U2的輸出三極管的集電極和第三光耦U3的輸出三極管的集電極共接后作為作為過零采樣電路4的過零信號輸出端和單片機7的過零信號檢測端74相連；第二光耦U2的輸出三極管的發(fā)射極和第三光耦U3的輸出三極管的發(fā)射極共接后接地。
[0049]如圖6所示，該過零采樣電路4包括有第二光耦U2、第三光耦U3和雙向TVS管Dz2，雙向TVS管Dz2的負極一路經(jīng)第七電阻R7后作為該過零采樣電路4的第一過零采樣端和可控硅的陽極相連，另一路經(jīng)第九電阻R9和第二光耦U2的輸入發(fā)光二極管的正極相連；雙向TVS管Dz2的正極一路經(jīng)第八電阻R8后作為該過零采樣電路4的第二過零采樣端和可控硅的陰極相連，另一路經(jīng)第十電阻RlO和第三光耦U3的輸入發(fā)光二極管的正極相連；同時，第二光親U2的輸入發(fā)光二極管的負極和第三光親U3的輸入發(fā)光二極管的正極相連，第二光親U2的輸入發(fā)光二極管的正極和第三光親U3的輸入發(fā)光二極管的負極相連；第二光耦U2的輸出三極管的集電極和第三光耦U3的輸出三極管的集電極共接后連接直流電源正極，第二光耦U2的輸出三極管的發(fā)射極和第三光耦U3的輸出三極管的發(fā)射極共接后分成兩路，一路經(jīng)第十一電阻Rll后接地，另一路作為過零采樣電路4的過零信號輸出端和單片機7的過零信號檢測端74相連。
[0050]圖5和圖6電路結(jié)構(gòu)的不同在于，圖5電路光耦輸出后的過零信號為上拉輸出，而圖6光耦輸出后的過零信號為下拉輸出。圖5和圖6電路的取過零信號的原理相同:電路的兩個過零采樣端分別并聯(lián)在可控硅的兩端，取高壓的交流信號經(jīng)第七電阻R7、第八電阻R8限流分壓，經(jīng)過雙向TVS管Dz2整形，轉(zhuǎn)換成低壓限幅的交流信號，再經(jīng)第九電阻R9、第十電阻RlO限流分壓以及反向并聯(lián)的第二光耦U2和第三光耦U3后，取出交流的過零信號，使得第二光耦U2和第三光耦U3的輸出信號疊加成交流信號對應的脈動信號。對于圖5的過零采樣電路4來說，脈動信號的下降沿就是交流信號過零后的上升沿，此信號傳輸給單片機7，由單片機7判斷它為交流過零點；對于圖6的過零采樣電路4來說，脈動信號的上升沿就是交流信號過零后的上升沿，此信號傳輸給單片機7，單片機7判斷它為交流過零點；可控硅導通時，過零采樣端的電壓很低，只有可控硅的導通壓降，第二光耦U2、第三光耦U3不能導通，過零信號在圖5電路中表現(xiàn)為高電平，在圖6電路中則表現(xiàn)為低電平。圖5和圖6電路中，第二光耦U2的輸入發(fā)光二極管和第三光耦U3的輸入發(fā)光二極管的并聯(lián)回路上串接有至少一個限流電阻，第七電阻R7、第八電阻R8、第九電阻R9和第十電阻RlO均是限流分壓作用，以限制電流電壓使得兩個光耦的工作電參數(shù)合適，流過每個光耦的電流要低于可控硅的最小觸發(fā)電流，防止誤觸發(fā)可控硅。
[0051]本實用新型的過零采樣電路4采用判斷信號上升/下降沿的方式(不是電平方式)，來判定交流過零信號點，而判斷可控硅的是否導通，用過零信號的高/低電平來判斷。過零采樣端直接并聯(lián)在可控硅的兩端，使得電路結(jié)構(gòu)獲得簡化，減少固態(tài)繼電器的連線，使得固態(tài)繼電器的整體體積可以做到更加小巧緊湊，有利于電路集成化設計。
[0052]本實用新型的可控硅觸發(fā)電路5也可以有多種電路結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，優(yōu)選地，可以通過如下幾種電路結(jié)構(gòu)實現(xiàn)可控硅觸發(fā)導通。
[0053]如圖7所示，該可控硅觸發(fā)電路5包括有第一二極管D1、第一三極管Ql和第一脈沖變壓器Tl，其中，第一三極管Ql的基極經(jīng)第十二電阻R12后作為可控硅觸發(fā)電路5的控制輸入端和單片機7的觸發(fā)信號輸出端75相連，該第一三極管Ql的發(fā)射極接地，該第一三極管Ql的集電極和第一二極管Dl的正極相連，第一二極管Dl的負極連接直流電源正極；第一脈沖變壓器Tl的輸入級兩端分別并聯(lián)在第一二極管Dl的正負極兩端，第一脈沖變壓器Tl的輸出級一端經(jīng)第十三電阻R13連接可控硅SCR的陰極，該第一脈沖變壓器Tl的輸出級另一端連接可控硅SCR的控制極，可控硅SCR的陰極和控制極兩端還并聯(lián)有第十四電阻 R14。
[0054]圖7電路采用了脈沖變壓器的可控硅陰極觸發(fā)方式，觸發(fā)信號由單片機7發(fā)出，去控制可控硅SCR，觸發(fā)信號與可控硅回路的高壓通過第一脈沖變壓器Tl隔離。具體地，當單片機7要控制可控硅輸出時，單片機7首先檢測過零信號，測到過零信號后根據(jù)控制模式(例如過零控制、移相控制)決定延時時間，延時一定時間后(過零控制不需延時)，單片機7控制輸出一定寬度的脈沖信號(根據(jù)可控硅參數(shù)，一般為幾十微秒)，脈沖信號經(jīng)第十二電阻R12后到第一三極管Ql的基極，使第一三極管Ql進入飽和導通狀態(tài)，進而驅(qū)動第一脈沖變壓器Tl的初級，經(jīng)第一脈沖變壓器Tl耦合后，使次級呈現(xiàn)脈沖信號，此信號經(jīng)第十三電阻R13、第十四電阻R14輸出具有一定寬度、幅值和電流的觸發(fā)信號到可控硅的控制極，使可控娃能導通，可控娃導通后與可控娃相連的負載上有電流流過；當交流電再次過零時，可控硅會因過零點電流為零(可控硅不夠維持電流)而自然關斷，負載上的電流也被關斷。
[0055]如圖8所不，該可控娃觸發(fā)電路5包括有第一光繼電器U4，第一光繼電器U4的輸入發(fā)光二極管正極經(jīng)第十五電阻R15后作為可控硅觸發(fā)電路5的控制輸入端和單片機7的觸發(fā)信號輸出端75相連，該第一光繼電器U4的輸入發(fā)光二極管負極接地；第一光繼電器U4的輸出場效應管一端經(jīng)第十六電阻R16連接可控娃SCR的控制極，該第一光繼電器U4的輸出場效應管另一端經(jīng)第十七電阻連接可控硅SCR的陽極。
[0056]圖8電路采用了光繼電器(PhotoMOS)的可控硅陽極觸發(fā)方式，觸發(fā)工作原理和圖7的基本相同；單片機7測到過零信號后根據(jù)控制模式(例如過零控制、移相控制)決定延時時間，延時一定時間后(過零控制不需延時)，單片機7控制輸出一定寬度的脈沖信號(根據(jù)可控硅參數(shù)，一般為幾十微秒)，脈沖信號經(jīng)第十五電阻R15后到第一光繼電器U4的輸入端，使第一光繼電器U4進導通狀態(tài)，第一光繼電器U4導通后輸出與控制脈沖信號寬度一樣的交流電，此信號經(jīng)第十六電阻R16和第十七電阻觸發(fā)可控硅的控制極與陽極，使可控硅導通，于是，可控硅導通后與可控硅相連的負載也上有電流流過，當交流電再次過零時，可控硅因過零點電流為零而自然關斷(或可控硅不夠維持電流而關斷)，負載上電流也被關斷。
[0057]如圖9所示，該可控硅觸發(fā)電路5包括有第四光耦U5、NPN型第二三極管Q2和第二全波橋式整流器ZL2，其中，第四光耦U5的輸入發(fā)光二極管正極經(jīng)第十八電阻R18后作為可控硅觸發(fā)電路5的控制輸入端和單片機7的觸發(fā)信號輸出端75相連，該第四光耦U5的輸入發(fā)光二極管負極接地；第四光耦U5的輸出三極管集電極經(jīng)第十九電阻R19連接第二全波橋式整流器ZL2的正極性端，該第四光耦U5的輸出三極管發(fā)射極一路連接第二三極管Q2的基極，另一路經(jīng)第二十電阻R20連接第二三極管Q2的發(fā)射極，第二三極管Q2的發(fā)射極同時又和第二全波橋式整流器ZL2的負極性端相連；第二三極管Q2的集電極經(jīng)第二十一電阻R21連接第二全波橋式整流器ZL2的正極性端；第二全波橋式整流器ZL2的兩個交流電壓輸入端分別連接在可控硅SCR的控制極和陽極上。
[0058]圖9的電路為采用大功率開關管的可控硅陽極觸發(fā)方式，觸發(fā)信號由單片機7輸出，第四光耦U5導通，進而給第二三極管Q2提供偏置電壓，使大功率高壓的NPN型第二三極管Q2導通，于是，可控硅獲得大于觸發(fā)電流的電流，可控硅導通；判斷可控硅的是否導通，可以用過零信號的高/低電平來判斷。采用大功率開關管的可控硅陽極觸發(fā)方式的電路，其配套的過零采樣電路4的兩個過零采樣端是并聯(lián)在可控硅的控制極與陽極兩端，在從可控硅的控制極與陽極取過零信號的電路中，整個過零采樣電路4的電流必須是低于可控硅的最小觸發(fā)電流，防止可控硅誤觸發(fā)。
[0059]采用光繼電器(PhotoMOS)或者大功率開關管的可控硅陽極觸發(fā)方式關鍵是觸發(fā)信號可以只有幾十微秒(根據(jù)可控硅參數(shù)不同而不同)，而且觸發(fā)信號是可關斷的，避免了用光控的小功率可控硅(例如M0C3061)驅(qū)動大功率可控硅這種最常規(guī)做法的弊病，即由于某種原因(例如大功率可控硅已開路損壞、負載斷線而負載上并聯(lián)了有幾十千歐姆電阻的指示燈或電壓表)，光控的小功率可控硅被觸發(fā)后，因為維持電流小，幾千歐姆電阻負載即可帶動，而大功率的可控硅維持電流要大，使得大功率可控硅不能被觸發(fā)，但小電流的回路已形成，如果小功率的可控硅被觸發(fā)后在過零點前不能被關斷，就可能導致過零采樣回路不能判斷回路故障。因此，采用本實用新型的可控硅觸發(fā)電路5就可以避免上述這種問題，保證回路故障檢測的準確性和電路工作的可靠性。
[0060]如圖10所示，是本實用新型的一種繼電器的故障檢測方法，該故障檢測方法的程序流程包括有如下步驟:
[0061](I)、單片機7供電后進行初始化設置，單片機7檢查并設置控制寄存器、隨機存儲器和輸入/輸出口狀態(tài)。并關閉輸出口。
[0062](2)、過零采樣電路4直接從可控硅的兩端取采樣信號，單片機7的過零檢測端檢測是否有過零信號，若有過零信號，則執(zhí)行下一步驟；若無過零信號，則作出負載回路有故障的報警輸出。
[0063]負載回路有故障，可能有幾種情況:a)負載回路沒加電源；b)負載回路斷線；c)固態(tài)繼電器內(nèi)部的可控硅短路，此故障可檢測過零信號的電平判斷出故障。根據(jù)過零信號的電平判斷結(jié)果根據(jù)過零采樣電路的輸出電路不同而不同:如果過零采樣電路的光耦輸出后的過零信號為上拉輸出，當過零信號電平一直為高電平，內(nèi)部可控硅可能發(fā)生短路故障或者負載回路斷線故障或者無交流供電故障，當過零信號電平一直為低電平，則為其它內(nèi)部故障；如果過零采樣電路的光耦輸出后的過零信號為下拉輸出，則當過零信號電平一直為低電平，內(nèi)部可控硅可能發(fā)生短路故障或者負載回路斷線故障或者無交流供電故障，當過零信號電平一直為高電平，則為其它內(nèi)部故障。
[0064](3)、單片機7的信號輸入端72采樣輸入電路2的輸入信號，該單片機7判斷輸入信號是否需要觸發(fā)可控硅，若輸入信號為需要觸發(fā)可控硅，則執(zhí)行下一步驟；若輸入信號不需要觸發(fā)可控硅，返回步驟(2);
[0065](4)、單片機7的觸發(fā)信號輸出端75輸出控制信號，并觸發(fā)可控硅導通，之后單片機關閉觸發(fā)信號輸出端；
[0066](5)、所述單片機7的過零檢測端再次檢測過零信號，并判斷該過零信號是否為預設信號，若過零信號為預設信號，則所述可控硅導通，為正常工作狀態(tài)，返回步驟(2);若過零信號為非預設信號，則所述可控硅未導通，該可控硅發(fā)生內(nèi)部開路故障，需報警輸出。預設信號可以為高電平，也可以為低電平，具體地，當預設信號為高電平時，此時過零采樣電路的輸出光耦采用上拉輸出電路結(jié)構(gòu)；當預設信號為低電平時，此時過零采樣電路的輸出光耦采用下拉輸出電路結(jié)構(gòu)。
[0067]在可控硅可以正常導通的情況下，由于導通后的可控硅兩端只有2V不到的壓降，使得并聯(lián)在可控硅兩端的過零采樣電路4的電壓不夠而不能工作，此時光耦不導通，過零信號的電平由于有上拉而呈現(xiàn)高電平；若可控硅沒有導通，此時并聯(lián)在可控硅兩端的過零采樣電路4的輸入電壓正常(觸發(fā)信號已撤去，觸發(fā)回路已沒電流流過)，可控硅兩端有高壓，線路中的光耦是導通的，可以測得過零信號的電平為低電平，在檢測到有過零信號(有過零信號說明負載回路正常)，且同時接收到可控硅觸發(fā)信號的情況下，如果可控硅沒導通，可以確定該可控硅內(nèi)部存在開路故障，需要報警輸出。
[0068]單片機7還可以配合測溫電路6，采樣固態(tài)繼電器的自身溫度(用A/D測量溫度，或者比較器檢測溫度)，如果固態(tài)繼電器的自身溫度大于安全溫度(一般為80°C )，則固態(tài)繼電器自身過溫故障，需要報警輸出。
[0069]上述的故障檢測方法通過單片機7完成正常的過零觸發(fā)控制或隨機移相控制外，可以對固態(tài)繼電器控制的負載回路故障(負載斷線、回路沒加電等)、固態(tài)繼電器內(nèi)部主要器件故障(可控硅短路故障、可控硅斷路故障等)以及固態(tài)繼電器自身的過溫故障進行有效全面的檢測并通過報警方式輸出，保證了固態(tài)繼電器的工作安全性和可靠性。
[0070]圖11?圖15給出了在選定單片機型號的情況下，一種采用本實用新型技術(shù)方案的過零型交流固態(tài)繼電器的具體實施例。
[0071]本實施例的單片機U6采用型號為PIC12F675的集成芯片，參見圖11，該芯片具有八個管腳，芯片的第一管腳連接直流電源正極VCC ;芯片的第二管腳作為單片機U6的觸發(fā)信號輸出端輸出觸發(fā)信號OUT ;芯片的第三管腳作為單片機U6的報警輸出端輸出報警信號ALM ;芯片的第四管腳作為單片機U6的過零信號檢測端接收過零信號GL ;芯片的第五管腳經(jīng)第二十二電阻R22連接發(fā)光二極管D2的正極，發(fā)光二極管D2的負極接地；芯片的第六管腳作為單片機U6的信號輸入端連接輸入電路，并接收來自輸入電路的控制信號INP ;芯片的第七管腳第一路經(jīng)熱敏電阻NTC接地，第二路經(jīng)第二電容C2后接地，第三路經(jīng)第二十三電阻R23連接直流電源正極VCC ;芯片的第八管腳一路接地，另一路經(jīng)第一電容Cl連接直流電源正極VCC。
[0072]本實施例的過零采樣電路，為圖12的虛框所示，交流電源經(jīng)負載RL、熔絲FU連接型號為BTA41A的雙向可控硅SCR’，雙向可控硅SCR’的觸發(fā)極、陽極分別連接MB6S整流橋堆ZL3的兩個交流輸入端，整流橋堆ZL3的輸出正極第一路接電阻R24再接型號為13003的高壓三極管Q3的集電極，高壓三極管Q3的發(fā)射極接整流橋堆ZL3的輸出負極，整流橋堆ZL3的輸出正極第二路又經(jīng)電阻R25連接光耦U7(TLP521)的輸出三極管集電極，光耦U7的輸出三極管發(fā)射極接高壓三極管Q3的基極，高壓三極管Q3的基極經(jīng)電阻R26連接到整流橋堆ZL3的輸出負極，單片機U6的第二管腳輸出觸發(fā)信號OUT，并經(jīng)電阻R27與光耦U7的輸入二極管正極相連，光耦U7的輸入二極管負極接地；當觸發(fā)信號OUT為高電平時，光耦U7導通，高壓三極管Q3的基極在電阻R25、電阻R26的偏置電流作用下導通，從而在雙向可控硅SCR’的觸發(fā)極和陽極上有大于該可控硅觸發(fā)電流的電流流過，使雙向可控硅SCR’導通。
[0073]本實施例的可控硅觸發(fā)電路和過零采樣電路共用一個整流橋堆ZL3，該整流橋堆ZL3的輸出正極第三路還連接有電阻R29，電阻R29再分兩路分別連接穩(wěn)壓管Dz3與電阻R30，穩(wěn)壓管Dz3的負極經(jīng)電阻R30連接型號為TLP521的光耦U8的輸入二極管正極，光耦U8的輸入二極管負極連接穩(wěn)壓管Dz3的正極，穩(wěn)壓管Dz3的正極又經(jīng)電阻R28再連接整流橋堆ZL3的輸出負極，光耦U8的輸出三極管發(fā)射極接地，光耦U8的輸出三極管集電極連接單片機U6的第四管腳并上拉電阻R31到直流電源正極VCC。
[0074]圖12所示的電路在觸發(fā)線路不工作時(即觸發(fā)信號OUT為低電平)，交流電源經(jīng)熔絲FU、整流橋堆ZL3、電阻R29、電阻R30、光耦U8、電阻R28和負載RL形成回路，該回路上有能使光耦U8導通的交流脈動電流信號流過，交流脈動電流信號在電阻R28、電阻R29和電阻R30的限流作用下，使其電流小于雙向可控硅SCR’的觸發(fā)電流，不會觸發(fā)可控硅SCR，而又能在光耦U8輸出端有與交流信號同步的脈動信號用于采樣交流過零信號GL，并將該交流過零信號輸出到單片機U6的第四管腳。
[0075]本實施例的供電電源為12V電源，參見圖13，其中一路經(jīng)防止反相接錯的二極管D3與濾波電容C3后輸出一組12V直流電壓(VCC_12V)給報警繼電器Kl供電，另一路經(jīng)型號為78L05穩(wěn)壓電路U9、濾波電容C4和濾波電容C5，輸出5V直流電壓(VCC)供單片機U6工作。
[0076]如圖14所示，本實施例的控制輸入信號為3?36V電壓幅值的低頻PWM脈動信號，該脈動信號經(jīng)電阻R32、二極管D4、二極管D5、三極管Q4和電阻R34組成恒流驅(qū)動，并控制輸入指示燈D6及光耦U10，使得控制輸入PWM脈動信號在光耦UlO輸出端得到同步限幅隔離的PWM控制信號INP，此控制信號送入單片機U6的第六管腳。
[0077]如圖15所示，單片機U6的第三管腳輸出報警信號ALM，該報警信號ALM經(jīng)電阻R36連接到三極管Q5的基極，三極管Q5的發(fā)射極接地，三極管Q5的集電極分兩路分別連接二極管D7的正極與繼電器K1，二極管D7的負極與繼電器Kl的另一端接12V直流電壓(VCC_12V);當單片機U6的報警信號ALM為高電平時，繼電器Kl動作，當單片機U6的報警信號ALM為低電平時，繼電器Kl不動作。
[0078]單片機U6(PIC12F675)本實施例的固態(tài)繼電器電路的核心，上電時，單片機U6對內(nèi)部的寄存器、RAM、I/0 口進行初始化設置，單片機U6檢測第四管腳有沒有下降沿，如果在120mS以上沒測到下降沿，則表明沒有過零信號GL;單片機U6再檢測第四管腳的電平，如果是高電平，判斷為有可控硅短路故障、負載斷線故障或交流供電故障，如果是低電平，則為其他內(nèi)部故障；如果單片機U6檢測到第四管腳有過零信號GL，則繼續(xù)工作。
[0079]輸入電路輸入PWM脈動信號，單片機U6檢測第六管腳接收的控制信號INP的電平，如果單片機U6檢測到第六管腳的控制信號INP是低電平，則單片機U6第二管腳輸出的觸發(fā)信號OUT為低電平，此時單片機U6不啟動可控硅觸發(fā)電路；
[0080]如果單片機U6檢測到第六管腳的控制信號INP是高電平，同時檢測到第四管腳的過零信號GL是下降沿，則單片機U6在第二管腳輸出的觸發(fā)信號OUT為高電平，此觸發(fā)信號OUT輸出高電平保持30微秒左右后變?yōu)榈碗娖剑笤贆z測單片機U6第四管腳的電平高低，如為高電平，則說明雙向可控硅SCR’已經(jīng)導通，可控硅正常工作；如為低電平，則雙向可控硅SCR’沒有導通，判斷為可控硅開路故障。
[0081]此外，單片機U6還可以用A/D檢測第七管腳的溫度傳感器模擬信號，并判斷溫度是否大于80°C，如果大于80°C，則判斷可控硅過溫故障。單片機U6—旦判斷有故障產(chǎn)生，則單片機U6的第三管腳立即輸出報警信號，使繼電器Kl動作，同時根據(jù)故障類型，在單片機U6的第五管腳輸出不同閃爍頻率的報警指示。
【權(quán)利要求】
1.一種交流固態(tài)繼電器，包括有電源電路（I)、輸入電路（2)、可控硅和報警輸出電路(3)，其特征在于：所述的交流固態(tài)繼電器還包括有 單片機（7)，包括有電源輸入端（71)、信號輸入端（72)、報警輸出端（73)、過零信號檢測端(74)和觸發(fā)信號輸出端（75)，所述電源電路⑴的輸出端和所述單片機（7)的電源輸入端（71)相連，所述輸入電路（2)的輸出端和所述單片機（7)的信號輸入端（72)相連，所述單片機⑵的報警輸出端（73)和所述報警輸出電路（3)的輸入端相連； 過零采樣電路（4)，用于采集交流固態(tài)繼電器的負載回路上的交流過零信號，該過零采樣電路（4)包括有第一過零采樣端、第二過零采樣端和過零信號輸出端，所述第一過零采樣端、第二過零采樣端分別并聯(lián)在所述可控硅的兩端，所述過零信號輸出端和所述單片機(7)的過零信號檢測端（74)相連； 可控硅觸發(fā)電路（5)，包括控制輸入端、第一控制輸出端和第二控制輸出端，所述控制輸入端和所述單片機（7)的觸發(fā)信號輸出端（75)相連，所述第一控制輸出端和所述可控硅的控制端相連，所述第二控制輸出端和所述可控硅的陰極或者陽極相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的交流固態(tài)繼電器，其特征在于：所述的過零采樣電路（4)包括有第一全波橋式整流器（ZLl)、第一光親(Ul)和第一穩(wěn)壓二極管（Dzl)，其中，所述第一全波橋式整流器（ZLl)的第一交流電壓輸入端作為該過零采樣電路（4)的第一過零采樣端和所述可控硅的陽極相連，所述第一全波橋式整流器（ZLl)的第二交流電壓輸入端作為該過零采樣電路（4)的第二過零采樣端和所述可控硅的陰極相連；所述第一全波橋式整流器(ZLl)的正極性端分成兩路，一路和所述第一光耦（Ul)的輸入發(fā)光二極管的正極相連，第二路與所述第一穩(wěn)壓二極管（Dzl)的負極相連，該第一穩(wěn)壓二極管（Dzl)的負極一路和所述第一全波橋式整流器（ZLl)的負極性端相連，第二路和所述第一光親(Ul)的輸入發(fā)光二極管的負極相連；所述第一光耦（Ul)的輸出三極管發(fā)射極接地，該第一光耦（Ul)的輸出三極管集電極一路經(jīng)第六電阻（R6)接直流電源正極，另一路作為所述過零采樣電路（4)的過零信號輸出端和所述單片機（7)的過零信號檢測端（74)相連；并且，所述第一光耦（Ul)的輸入發(fā)光二極管回路上還串聯(lián)有至少一個限流電阻。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的交流固態(tài)繼電器，其特征在于：所述的過零采樣電路（4)包括有第一全波橋式整流器（ZLl)、第一光親(Ul)和第一穩(wěn)壓二極管（Dzl)，其中，所述第一全波橋式整流器（ZLl)的第一交流電壓輸入端作為該過零采樣電路（4)的第一過零采樣端和所述可控硅的陽極相連，所述第一全波橋式整流器（ZLl)的第二交流電壓輸入端作為該過零采樣電路（4)的第二過零采樣端和所述可控硅的陰極相連；所述第一全波橋式整流器（ZLl)的正極性端分成兩路，一路和所述第一光耦（Ul)的輸入發(fā)光二極管的正極相連，第二路與所述第一穩(wěn)壓二極管（Dzl)的負極相連，該第一穩(wěn)壓二極管（Dzl)的負極一路經(jīng)第四電阻（R4)后和所述第一全波橋式整流器（ZLl)的負極性端相連，第二路和所述第一光親（Ul)的輸入發(fā)光二極管的負極相連；所述第一光親（Ul)的輸出三極管集電極接直流電源正極，該第一光耦（Ul)的輸出三極管發(fā)射極一路經(jīng)第六電阻（R6)接地，另一路作為所述過零采樣電路（4)的過零信號輸出端和所述單片機（7)的過零信號檢測端（74)相連；并且，所述第一光耦（Ul)的輸入發(fā)光二極管回路上還串聯(lián)有至少一個限流電阻。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的交流固態(tài)繼電器，其特征在于：所述的過零采樣電路（4)包括有第二光耦（U2)、第三光耦（U3)和雙向TVS管（Dz2)，所述雙向TVS管（Dz2)的負極一路作為該過零采樣電路(4)的第一過零采樣端和所述可控硅的陽極相連，另一路和所述第二光耦(U2)的輸入發(fā)光二極管的正極相連；所述雙向TVS管(Dz2)的正極一路作為該過零采樣電路(4)的第二過零采樣端和所述可控硅的陰極相連，另一路和所述第三光耦(U3)的輸入發(fā)光二極管的正極相連；同時，所述第二光耦(U2)的輸入發(fā)光二極管的負極和所述第三光耦(U3)的輸入發(fā)光二極管的正極相連，所述第二光耦(U2)的輸入發(fā)光二極管的正極和所述第三光耦(U3)的輸入發(fā)光二極管的負極相連；所述第二光耦(U2)的輸出三極管的集電極經(jīng)第十一電阻(R11)連接直流電源正極，該第二光耦(U2)的輸出三極管的集電極和第三光耦(U3)的輸出三極管的集電極共接后作為作為所述過零采樣電路(4)的過零信號輸出端和所述單片機⑵的過零信號檢測端(74)相連；所述第二光耦(U2)的輸出三極管的發(fā)射極和第三光耦(U3)的輸出三極管的發(fā)射極共接后接地；并且，所述第二光耦(U2)的輸入發(fā)光二極管和第三光耦(U3)的輸入發(fā)光二極管的并聯(lián)回路上還串接有至少一個限流電阻。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流固態(tài)繼電器，其特征在于:所述的過零采樣電路(4)包括有第二光耦(U2)、第三光耦(U3)和雙向TVS管(Dz2)，所述雙向TVS管(Dz2)的負極一路作為該過零采樣電路(4)的第一過零采樣端和所述可控硅的陽極相連，另一路和所述第二光耦(U2)的輸入發(fā)光二極管的正極相連；所述雙向TVS管(Dz2)的正極一路作為該過零采樣電路(4)的第二過零采樣端和所述可控硅的陰極相連，另一路所述第三光耦(U3)的輸入發(fā)光二極管的正極相連；同時，所述第二光耦(U2)的輸入發(fā)光二極管的負極和所述第三光耦(U3)的輸入發(fā)光二極管的正極相連，所述第二光耦(U2)的輸入發(fā)光二極管的正極和所述第三光耦(U3)的輸入發(fā)光二極管的負極相連；所述第二光耦(U2)的輸出三極管的集電極和第三光耦(U3)的輸出三極管的集電極共接后連接直流電源正極，所述第二光耦(U2)的輸出三極管的發(fā)射極和所述第三光耦(U3)的輸出三極管的發(fā)射極共接后分兩路，一路經(jīng)第十一電阻(R11)后接地，另一路作為所述過零采樣電路(4)的過零信號輸出端和所述單片機(7)的過零信號檢測端(74)相連；并且，所述第二光耦(U2)的輸入發(fā)光二極管和第三光耦(U3)的輸入發(fā)光二極管的并聯(lián)回路上還串接有至少一個限流電阻。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流固態(tài)繼電器，其特征在于:所述的可控硅觸發(fā)電路(5)包括有第一二極管(D1)、第一三極管(Q1)和第一脈沖變壓器(T1)，其中，所述第一三極管(Q1)的基極經(jīng)第十二電阻(R12)后作為所述可控硅觸發(fā)電路(5)的控制輸入端和所述單片機(7)的觸發(fā)信號輸出端(75)相連，該第一三極管(Q1)的發(fā)射極接地，該第一三極管(Q1)的集電極和所述第一二極管(D1)的正極相連，所述第一二極管(D1)的負極連接直流電源正極；所述第一脈沖變壓器(T1)的輸入級兩端分別并聯(lián)在所述第一二極管(D1)的正負極兩端，所述第一脈沖變壓器(T1)的輸出級一端連接所述可控硅的陰極，該第一脈沖變壓器(T1)的輸出級另一端連接所述可控硅的控制極。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流固態(tài)繼電器，其特征在于:所述的可控硅觸發(fā)電路(5)包括有第一光繼電器(U4)，所述第一光繼電器(U4)的輸入發(fā)光二極管正極經(jīng)第十五電阻(R15)后作為所述可控硅觸發(fā)電路(5)的控制輸入端和所述單片機(7)的觸發(fā)信號輸出端(75)相連，該第一光繼電器(U4)的輸入發(fā)光二極管負極接地；所述第一光繼電器(U4)的輸出場效應管一端經(jīng)第十六電阻(R16)連接所述可控硅的控制極，該第一光繼電器(U4)的輸出場效應管另一端經(jīng)第十七電阻連接所述可控硅的陽極。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的交流固態(tài)繼電器，其特征在于：所述的可控硅觸發(fā)電路（5)包括有第四光耦（U5)、第二三極管（Q2)和第二全波橋式整流器（ZL2)，其中，所述第四光耦(U5)的輸入發(fā)光二極管正極經(jīng)第十八電阻（R18)后作為所述可控硅觸發(fā)電路（5)的控制輸入端和所述單片機⑵的觸發(fā)信號輸出端（75)相連，該第四光耦（U5)的輸入發(fā)光二極管負極接地；所述第四光耦（U5)的輸出三極管集電極經(jīng)第十九電阻（R19)連接所述第二全波橋式整流器（ZL2)的正極性端，該第四光耦（U5)的輸出三極管發(fā)射極一路連接所述第二三極管（Q2)的基極，另一路經(jīng)第二十電阻（R20)連接第二三極管（Q2)的發(fā)射極，所述第二三極管（Q2)的發(fā)射極同時又和所述第二全波橋式整流器（ZL2)的負極性端相連；所述第二三極管（Q2)的集電極經(jīng)第二十一電阻（R21)連接所述第二全波橋式整流器（ZL2)的正極性端；所述第二全波橋式整流器（ZL2)的兩個交流電壓輸入端分別連接在所述可控硅的控制極和陽極上。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的交流固態(tài)繼電器，其特征在于：所述的交流固態(tài)繼電器還包括有測溫電路（6)，所述單片機（7)具有溫度檢測端（76)，所述測溫電路（6)的輸出端和所述單片機（7)的溫度檢測端（76)相連；所述的測溫電路（6)包括有熱敏電阻（NTC)和第二電容（C2);所述的單片機（7)為型號是PIC12F675的芯片，該芯片具有八個管腳，所述芯片的第一管腳連接直流電源正極；所述芯片的第二管腳作為所述單片機（7)的觸發(fā)信號輸出端（75);所述芯片的第三管腳作為所述單片機（7)的報警輸出端（73);所述芯片的第四管腳作為所述單片機（7)的過零信號檢測端（74);所述芯片的第五管腳經(jīng)第二十二電阻(R22)連接發(fā)光二極管（D2)的正極，所述發(fā)光二極管（D2)的負極接地；所述芯片的第六管腳作為所述單片機（7)的信號輸入端（72)連接所述輸入電路（2);所述芯片的第七管腳第一路經(jīng)所述熱敏電阻（NTC)接地，第二路經(jīng)所述第二電容（C2)接地，第三路經(jīng)第二十三電阻（R23)連接直流電源正極；所述芯片的第八管腳一路接地，另一路經(jīng)第一電容（Cl)連接直流電源正極。
【文檔編號】H03K17/785GK204231318SQ201420652542
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月4日
【發(fā)明者】許蓬 申請人:許蓬