大電流直流固體繼電器

1、第1頁(yè)JGY24150型大電流直流固體繼電器的設(shè)計(jì)孔令鑫1，吳子喬1趙輝2（1玉柴機(jī)器股份有限公司，廣西玉林537005）（2中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十研究所，安徽蚌埠233010）摘要：文章給出了JGY24150系列大電流直流固體繼電器的主要技術(shù)指標(biāo)，介紹了該類(lèi)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方法，重點(diǎn)介紹了輸入電路、延時(shí)電路、隔離電路、驅(qū)動(dòng)電路和輸出電路的設(shè)計(jì)，并給出了一些重要參數(shù)的計(jì)算方法。關(guān)鍵詞：大電流固體繼電器；延時(shí)；MOSFET1引言固體繼電器因

2、開(kāi)關(guān)速度快，無(wú)觸點(diǎn)、無(wú)機(jī)械運(yùn)動(dòng)、不含運(yùn)動(dòng)零部件、可靠性高，壽命長(zhǎng)，無(wú)干擾，耐沖擊，耐振動(dòng)，耐潮濕等特點(diǎn)，已在航天、航空、艦船、武器裝備、工業(yè)控制、醫(yī)療設(shè)備及汽車(chē)電子等方面得到廣泛應(yīng)用，需求量不斷增大。隨著科技的進(jìn)步，汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展，工程設(shè)計(jì)人員對(duì)固體繼電器性能提出了更高的要求，某些汽車(chē)方面的應(yīng)用要求輸出直流大電流，因此直流大電流固體繼電器應(yīng)運(yùn)而生。適應(yīng)汽車(chē)市場(chǎng)和用戶(hù)的需求，玉柴機(jī)器股份有限公司和中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十研究所聯(lián)合開(kāi)發(fā)了

3、一款型號(hào)為JGY24150的汽車(chē)用大電流直流固體繼電器，該款大電流直流固體繼電器主要技術(shù)指標(biāo)如下：額定輸入電壓：24Vdc輸入電壓范圍：18～32Vdc輸入電流：≤50mA額定輸出電壓：24Vdc輸出電壓范圍：1～32Vdc接通電壓：≤18Vdc關(guān)斷電壓：≥1Vdc額定輸出電流：150Adc接通時(shí)間：≤10ms關(guān)斷時(shí)間：≤10ms輸出電壓降：≤0.5Vdc第3頁(yè)延時(shí)電路的具體工作原理是：當(dāng)輸入端添加一個(gè)圖2延時(shí)電路原理上升沿電壓信號(hào)時(shí)，

4、電流經(jīng)過(guò)R1、R2給電容C充電。當(dāng)電容C充電到一定的門(mén)限值V限時(shí)，Vout輸出高電平。充電時(shí)間（即延時(shí)時(shí)間）由下式計(jì)算：T=R1C充電時(shí)間沒(méi)有達(dá)到T時(shí)，輸出端電壓低于V限，固體繼電器不工作。充電時(shí)間達(dá)到或者超過(guò)T時(shí)，Vout輸出高電平輸入信號(hào)向后傳輸。當(dāng)固體繼電器輸入端有脈寬小于T的干擾電壓出現(xiàn)時(shí)，不會(huì)影響固體繼電器的工作狀態(tài)。具體延時(shí)時(shí)間參數(shù)根據(jù)固體繼電器的工作環(huán)境確定。2.3隔離電路設(shè)計(jì)固體繼電器輸入端的控制電流很低，而輸出電流很大

5、，所以它們之間必須進(jìn)行電隔離。本電路中輸入電路與驅(qū)動(dòng)電路間采用振蕩電路的變壓器耦合隔離。變壓器耦合隔離主要由高頻振蕩電路和變壓器耦合電路組成。高頻振蕩電路采用雙端推挽自激振蕩輸出，它比單端輸出更能提高輸入能量的轉(zhuǎn)換效率。提高振蕩頻率，使其達(dá)到50kHz～200kHz，實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)。隔離變壓器磁芯是本電路的關(guān)鍵部件，直接關(guān)系到電路的特性和轉(zhuǎn)換效率。根據(jù)材料特性與本電路的特點(diǎn)，并通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，采用MnZn高磁導(dǎo)率鐵氧體材料作為隔離變壓器磁芯

6、。在選擇鐵氧體材料時(shí)要考慮如下幾個(gè)方面：（1）磁導(dǎo)率和飽和磁通密度要高，可減少線圈匝數(shù)，減小內(nèi)阻，減小磁環(huán)體積；（2）矯頑力要小，減小磁滯損失；（3）電阻率要高，減小渦流損耗；（4）合理選擇居里溫度，提高磁環(huán)的綜合性能。隔離電路設(shè)計(jì)的另一個(gè)關(guān)鍵是振蕩電路的設(shè)計(jì)，在本電路中振蕩電路如圖3所示。在隔離的輸入與輸出確定后，通過(guò)下列方式對(duì)振蕩電路進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。（1）調(diào)整RC值，改變振蕩頻率，測(cè)試輸出參數(shù)，并計(jì)算耦合效率η，直至η最大；（2）調(diào)整