发明名称 固态电驿
摘要 本发明乃是一种固态电驿(Starmen Solid State Relay ),它的优点除了执行高电压及大电流之ON或OFF开关动作外,它的输出阻抗非常大,因此漏电电流( leakageCurrent )几乎为零,本发明经长时间之研究与实验证实为世界最完美之固态电驿( Solid State Relay ),尤其是执行高电压及大电流之负荷(load)ON与OFF开关动作时,更能显得本发明之优点,因此本发明为工业界做为交流电力控制(A.C Power Control )不可缺之固态电驿。
申请公布号 TW225606 申请公布日期 1994.06.21
申请号 TW081107500 申请日期 1992.09.21
申请人 卢昭正 发明人 卢昭正
分类号 H01H73/00;H01H81/00 主分类号 H01H73/00
代理机构 代理人 陈长文 台北巿敦化北路二○一号七楼
主权项 1﹒一种固态电驿(Solid State Relay)为使 交流电源(A﹒C Power Source)切断与导 通(Passing Through),其包含有: 输入端(Input Terminal)是为了接收正 电压或正脉波(Positive Pulse)而设; 光电耦合器电路(Optical Coupler Circuit)是为了把输入端电路与双向交流 开关驱动电路(Triac DriveCircuit)隔 离,同时能控制双向交流开关驱动电路; 参考电压电路(Reference Voltage Circuit)是为了提供一参考电压 (Reference Voltage)经光电耦合器集体 电路(Optical Coupler IC)而供给双向 交流开关驱动电路而设; 双向交流开关驱动电路 (Triac Derive Circuit)是为了提供一触发电流于双向交 流开关电路(Triac Circuit)而设; 双向交流开关电路(Triac Circuit)是为 了使交流电源(A﹒C Power Source)导通 或切断而设; 光控电阻器电路(Light Dependent Resistor Circuit)是为了控制双向交流 开关驱动电路,双向交流开关电路及缓衡 器电路(Snubber Circuit)而设,其乃受 控制于输入端(InpuL Termind)所输入之 正电压或正脉波; 缓衡器电路(Snubber Circuit)是为了保 护双向交流开关电路之双向交流开关而设 输出端(Output Terminal)是为了方便接 外加交流电源(A﹒C Power Source)及负 荷(Load)而设。 2﹒依据申请专利范围第1项所述之固态电驿 ,其输入端(Input Terminal)包含有: 复数输入二极体(Plurality of input Diode) ;和 一限流电阻(Current Limiting Resistor);和 一米电耦合器(Optical Coupler)IC,其 三者皆接成串联连接;其与光控电阻器电 路系采直接耦合方式。 3﹒依据申请专利范围第1l项所述之固态电驿 ,其参考电压电路(ReferenceVoltage Circait)包含有: 一只降压宵阻(Voltage Drop Pesistor);和一只齐纳二极把(Zener Diode);其二者采串联连接;并与光电耦 合器集体电路(Optical Coupler IC)之 集体(Co11ector)端构成直接耦合方式; 降压电阻(Voltage Drop Resistor)与 双向交流开关驱动电路(Triac Drive Circuit)之第二组矽控整流器(Second Silicon Controiled Rectifier之阳极 (Anode)构成直接耦合;其降压电阻与光 电耦合器IC之集极(Collector)端接在一 ,而构成直接耦合方式。 4﹒依据申请专利范围第1项所述固态电驿, 其中双向交流开关驱动电路(Triac Driver Circuit)包含有: 一只双向交流开关(Triac Thyristor)其 MT2端及闸极(Gate)端并联有光控电阻器 (LDR) 之硫化镉(Cadmium Sulfide, CDS)两端,其MT2与输出端直接连接,而 MT1则与全波整流器(Full Wave Rectifier Bridge)之AC端直接连接;其 输出端与双向交流开关及全波整流器三者 皆构成直接耦合方式连接;一只全波整流 器(Full Wave Rectifier Bridge) ,其 有四个端点,有二个AC端,一个正电端及 一个负电端,二个AC端分别接到双向交流 开关之MT1,端及双向交流开关电路之双向 交流开关之闸极端,正电端接到第一组矽 控整流器 (First Silicon Controlled Rectifier)之阳极端,负电端接到第三组 矽控整流器(Third Silicon Controlled Rectifier)之阳极端,负电 端接到第三组矽控整流器之阴极端,其皆 采直接耦合方式连接; 一只第一组矽控整流器(First Silicon Controlled Rectifier)其阳极端与闸极 端并联有光控电阻器(Light Dependent Resistor)之硫化镉(Cadmiam Sulfide) 两端,其阳极端与全波整流器之正电端直 接连接,其阴极端与第二组矽控整流器之 阳极端连接在一起,其皆采直接耦合方式 一只第二组矽控整流器(Second Silicon Controlled Rectifier)其阳极端与第一 组矽控整流器(Frist Silicon Controlled Rectifier)之阳极直接连接 ,其阳极端同时亦与参考电压电路之降压 电阻直接连接,其闸极端则与光电耦合器 比之射极端直接连接,同时在闸极端与阴 极端间并联有一切极电阻(Gate Resistor),其阴极端则与第三组矽控整 流器(Third Silicon Controlled Rectifier)之阳极端直接连接,阴极端同 时亦与参考电压电路之齐纳二极体 (Zener Diode)之阳极接合端 (PJunction)直接连接在一起,其皆采直 接耦合方式连接; 一只第三组矽控整流器(Third Silicon Controlled Rectifier)其阳极端与阴极 端两端与光控电阻器(Light Dependent Resistor)之硫化镉接成并联连接,阳极 端亦与第二组矽控整流器之阴极端连接在 一起,其阴极端则与全波整流器之负电端 连接在一起,其皆构成直接耦合方式连接 5﹒依据申请专利范围第1项所述之固态电驿 ,其参考电压电路(Reference Voltage Circuit)包含有: 一只降压电阻(Voltage Diop Resistor);与一只齐纳二极体(Zener Diode);其降压电阻之一端与第二组矽控 整流器之阳极端直接连接在一起,其另一 端则与齐约二极短之阴极接合端及光电耦 合器IC之集极端连接在一起;齐纳二极体 之阳极接合端则与第二组矽控整流器之阴 极端连接在一起,其皆采直接耦合方式连 接。 6﹒依据申请专利范围第1项所述之固态电驿 ,其双向交流开关电路(Triac Circuit) 包含有: 一只双向交流开关(Triac Thyristor)或 两只矽控整流器 (Silicon Contrnlled Rectifier)背对背(back to back)所构 成与双向交流开关相同作用之电路;双向 交流开关之MT2端与MT1端并接于输出端两 端上;其双向交流开关之MT2端与MT1端并 接于缓冲器电路(Snubber Circuit)两端 上;双向交流开关之MT2端与双向交流开 关驱动电路(Triac Drive Circuit)之双 向交流开关之MT2端连接在一起;双向交 流开关之闸极端则与全波整流器之AC端连 接在一起,其闸极端与MT1端并接有一电 阻;以上其皆采直接耦合方式连接。 7﹒依据申请专利范围第1项所述之固态电驿 ,其缓冲器电路(Snubber Circuit)包含 有: 四组缓冲器电路供本发明依需要加以选择 ;其一组由双向交流开关(Triac Thyristor),缓冲器电阻(Snubber Resistiir),缓冲器电容(Snubber Capacitor)及光控电阻器(Light Dependent Resistor)所组成,其缓冲器 电容之一端与双向交流开关电路Triac之 MT1端并接于输出端;缓冲器电容,缓冲 器电组及双向交流开关接成串联连接;双 向交流开关之MT2端与闸极端并联连接于 光控电阻器之硫化镉两端上;本发明之双 向交流开关可由全波整流器及矽控整流器 之组合电路来取代,因其两者之原理与作 用相同,亦在本发明专利之范围内;以上 各元件皆采直接耦合方式连接之; 其二组为由电晶体、全波整流器、缓冲器 电阻、缓冲器电容及光控电阻器所组成; 其缓冲器电容与缓冲器电阻串联连接;缓 冲器电阻之一端与全波整流器之AC端连接 在一起;全波整流器之二个AC端分别接到 缓冲器电阻端及输出端,而其正电端接到 电晶体之集极端,负电端接到电晶体之射 极端;电晶体之集极端与座极端则并联连 接于光控电阻器之硫化镉之两端,而电晶 体之座极端与射极端间接有一电阻;以上 皆采直接耦合方式连接; 其三组缓冲器电路为由光控双向交流开关 耦合器(Phototriac Coupler)IC,双向交 流开关、缓冲器电阻、缓冲器电容、 Three Twrminal Voltage Regulator及 限流电阻所阻成;Three Terminal Yoltage Regulator之输入侧与本发明之 输入端侧之二极体之阴极接合端直接连接 ,其输出侧与限流电阻之一端连接,其接 地端(Ground Side)则与本发明之输入端 之另一端连接之,限流电阻之另一端与光 控双向交流开关耦合器比之LED侧之阳极 接合端连接,而其LED之阴极接合端则与 Three Terminal Voltage Regulator之 接地端连接在一起,其皆采直接耦合方式 连接之;其缓冲器电容之一端与双向交流 开关电路之Triac之MT2端并接于本发明 之输出端;其缓冲器电容、缓冲器电阻及 双向交流开关接成串联连接,而双向交流 开关之MT2端与光控双向交流开关耦合器 IC之Triac之MT2端连接,而双向交流开 关之闸极端则与光控双向交流开关耦合器 IC之Triac之MT1端连接,其双向交流开 关之MT1端则与输出端之另一端连接在一 起;除光控双向交流开关耦合器IC之输入 侧与输出侧采光电耦合(Photoelectric Couplinp)外,其他各元件之连接皆采直 接耦合方式; 其四组缓冲器电路为由光控闸流体耦合器 IC、矽控整流器、全波整流器,降压电阻 、限流电阻、缓冲器电容及缓冲器电阻所 组成;降压电阻之一端与本发明之输入端 侧之二极体之阴极接合端直接连接,其另 一端与齐纳二极体之阴极接合端及限流电 阻之一端连接在一起;齐纳二极体之阴极 接合端与降压电阻之一端及限流电阻之一 端连接在一起,而阳极接合端则与本发明 之输入端及第二光控闸流体耦合器 (Second Photothyristor Coupler)IC之 输入侧之发光二极体(Light Emitting Diode)之阴极接合端连接在一起;限流电 阻之一端与降压电阻之一端及齐纳二极体 之一端连接在一起,两另一端则与第一光 控闸流体耦合器(First Photothyristor Coupler)IC之输入侧之 发光二极体之阳极接合端连接在一起;第 一米控闸流组耦合器IC之输入侧之发光二 极体之阳极接合端与限流电阻之一端连接 在一起,阴极接合端则与第二米控闸流体 耦合器IC之输入侧之发光二极体之阳极接 合端连接在一起,而第二米控闸流体耦合 器IC之输入侧之发光二极体之阴极接合端 则与齐纳二极体之阳极接合端连接在一起 ,而第一光控闸流体耦合器IC与第二光控 闸流体耦合器IC之输入侧构成串联连接, 为了配合实际电路电压之需要,亦可采用 一只光控闸流体耦合器IC而不予自限; 缓冲器电容之一端与双向交流开关电路之 Triac MT2连接在一起,而另一端则与缓 冲器电阻之一端连接在一起,缓冲器电阻 之另一端则与全波整流器之ACl端连接在 一起;全波整流器之AC1端与缓冲器电阻 之一端连接,AC2端则与本发明之输出端 连接,其正电端与矽控整流器之阳极端及 第一光控闸流体耦合器(First Photothyristor Coupler)IC之输出侧之 矽控整流器之阳极端连接,负电端则与矽 控整流器之阴极端连接在一起;矽控整流 器之阳极端与全波整流器之正电端及第一 光控闸流体耦合器IC之输出侧之矽控整流 器之阳极端连接在一起,而其闸极端与第 二光控闸流体耦合器(Second Photothyristor CoupleR)IC之输出侧之 矽控整流器之阴极端连接在一起,而其闸 极端与阴极端间接有一电阻;第一光控闸 流体耦合器IC之输出侧之阳极端与矽控整 流器之阳极端及全波整流器之正电端连接 在一起,而其阴极端与第二光控闸流体耦 合器IC之输出侧之阳极端连接在一起,而 第二光控闸流体耦合器IC之阴极端则与矽 控整流器之闸极端连接在一起,其二只光 控闸流体耦合器IC之输出侧系构成串联连 接;在此特别声明者,才发明之光控闸 流 体耦合器IC之使用串联个数随电路电压及 每只光控闸流体耦合器IC之Repetitive peak off─state Voltage値而定,当 然亦可以采用一只,而不予自限;而其降 压电阻与齐纳二极体亦可采用Three Terminal Voltage Regulator来替代, 因其作用相同而不予自限;以上各元件之 连接除了光控闸流体耦合器IC采用光控只 向交流开关耦合器外,其余各元件间之耦 合方式皆采用直接耦合方式。 8﹒依据申请专利范围第1项所述之固态电驿 ,其光控电阻器电路(LiRht Depend Resistor Circuit)包含有:光控电阻器 (Light Dependent Resistor)是由发光 二极体(Light─Emitting Diode)与硫化 镉(Cadmium Sulfide)所组成;每一组发 光二极体皆串联有一限流电阻,同时并联 连接于输入端上;有一光控电阻器之硫化 镉并联于双向交流开关驱动电路 (Triac DriveCircuit)之双向交流开关之MT2端 与闸极端上;有一光控电阻器之硫化镉并 联于第一矽控整流器之阳极端与闸极端上 ;有一光控电阻器之硫化镉并联于第二矽 控整流器之阳极端与闸极端上;有一光控 电阻器之硫化镉并联于缓冲器电路之双向 交流开关之MT2端与闸极端上;有一光控 电阻器之硫化镉并联于缓冲器电路之矽控 整流器之阳极端与闸极端上;本发明所使 用之光控电阻器数,视其外接交流电源之 电压値而定,而不千自限,即外接交流电 源之电压値越高,而本发明所使用之光控 电阻器之串联数亦越多:同样的,若光控 电阻器需供大电流于负载时,其亦不自限 其并联连接之数目;在此特别声明者,本 发明光控电阻器与发光二极体所组合之单 元可以用光控双向交流开关耦合器IC或光 控闸流体耦合器IC来替代,因其功能与动 作原理相同,因此利用光控闸流体耦合器 IC及光控交流开关耦合器IC来替代发光二 极体与光控电阻器组合之单元亦包含在本 发明之内。图示简单说明: 图一为本发明之方块图。 图二为本发明之电路图。
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