[发明专利]一种具有过热保护及告警输出功能的固态继电器

说明书

技术领域

本发明属于工业控制领域，涉及一种具有过热保护及告警输出功能的固态继电器。

背景技术

固态继电器采用可控硅作为开关器件，由于没有机械动作部件，具有开关动作速度快、开关过程中没有拉弧和打火、没有机械动作寿命限制等优点。因此在工业控制中需要频繁切换电路的场合，尤其是在电加热控制中得到了非常广泛的应用。

热击穿：当固态继电器工作温度超过其极限使用温度时，因固态继电器内可控硅的固有特性，即使固态继电器控制端没有施加控制电压，固态继电器仍然会一直导通失控的故障现象。固态继电器的热击穿并非永久性的损坏，当固态继电器的工作温度重新下降到正常工作范围内时，固态继电器又会恢复正常。在固态继电器的实际使用过程中如果出现持续性过载、散热风扇损坏、散热器散热不良等异常状况时，都有可能导致固态继电器温度上升而出现热击穿故障。

在固态继电器的很多应用场合（如石化行业的反应釜温度控制、食品行业的锅炉温度控制、养殖行业的孵化箱温度控制等），要求固态继电器参与控制的控制对象温度在一定范围类内稳定，不能出现温度越限的情况。使用过程中如果固态继电器因外部异常而出现温度上升而出现热击穿故障时，就会造成控制对象温度不可控制的持续升高，如不增加额外的检测和保护手段，就可能发生安全事故或造成严重经济损失。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有超温保护及告警输出功能的固态继电器。该新型固态继电器能有效避免传统固态继电器存在的热击穿失控问题。同时当固态继电器发生过热保护的时候，会同步输一个过热保护告警信号给外部系统，以便及时排查导致固态本体过热的异常状况，避免故障的进一步扩大。

为实现上述发明目的，该固态继电器的技术方案包括：

一个可控硅驱动电路，用于将控制信号输入端输入的控制信号通过分压、放大、隔离后，实现对可控硅接通、关断的控制。

一个温度测量电路，用于将固态继电器内可控硅的温度信号转换为与之成比例变化的电压信号。

一个电压基准电路，用于为比较器电路提供稳定且精确的电压基准信号。

一个电压比较电路，实现超温保护的判断与控制输出。

一个控制信号切除电路，用于在超温保护的时候，将控制信号输入端分压后的控制信号切除，从而禁止可控硅继续导通。

一个超温告警信号输出电路，用于在超温保护的时候输出一个无源的开关告警信号。

一个可控硅输出电路，用于切换外部负载电路。

本发明其特征在于，包括可控硅驱动电路、温度测量电路、电压基准电路、电压比较电路、控制信号切除电路、超温告警信号输出电路和可控硅输出电路，所述可控硅驱动电路、温度测量电路、电压基准电路、电压比较电路、控制信号切除电路、超温告警信号输出电路和可控硅输出电路依次通过导线进行连接。

优选的，所述电压比较电路以温度测量电路和电压基准电路为输入条件，输出分别控制控制信号切除电路和超温告警信号输出电路。

优选的，所述电压比较电路与电压比较器U1的1脚和电阻R5、R6的一端连接。电压比较器U1的3脚分别与热敏电阻NTC的一端、可调电阻RV1的一端连接。电压比较器U1的4脚分别与电阻R8的一端、精密电压基准U2的阴极连接。

其中，所述可控硅驱动电路由：电阻R2、R3、R10、R11、R12，电容C1，稳压二极管D1，指示灯LED,三极管Q1,光耦U3组成。电阻R2一端作为控制信号输入，另一端分别与电阻R3的一端、稳压二极管D1的阴极连接。稳压二极管D1的阳极分别与Q1的集电极、电阻R10 的一端、电容C1的一端、三极管Q3的基极连接。三极管Q3的集电极分别与电阻R11、R12的一端连接，指示灯LED的阴极与电阻R11的一端连接。光耦U3的1脚接5V电源，2脚与电阻R12的一端连接；

其中，所述温度测量电路由：热敏电阻NTC、可调电阻RV1、电阻R9组成。其中热敏电阻NTC的一端分别与比较器U1的3脚、可调电阻RV1的一端连接，可调电阻RV1的一端与电阻R9的一端连接。所述的电压基准电路由：电阻R8、精密电压基准U2组成。电阻R8的一端分别与比较器U1的4脚，精密电压基准U2的阴极连接；

其中，所述电压基准电路由：电阻R8、精密电压基准U2组成。电阻R8的一端分别与比较器U1的4脚，精密电压基准U2的阴极连接；