无压降固体继电器.pdf

无压降固体继电器
    本发明涉及利用运放的高输入阻抗和虚地原理的电子开关线路所构成的无压降固体继电器。

    本发明属于电子器件领域。

    现有的普通继电器，能满足两触点接通后无接触电阻，流过电流后无压降产生，两触点断开后二端呈高阻状。但由于自身机械特性，在高速运行下，往往跟不上，有的切换频率较高，能跟上，但可靠运行时间确很有限，且会影响整个系统的工作节拍。另一类现有的电子开关，能有很高的切换频率，也能长时间可靠运行。但由于管子有饱和压降。以至对信号测试会带来误差。  

    鉴于上述存在问题。本发明的主要目的在于既保留切换频率高。使用寿长的特点，又有不存在接触电阻的无压降损耗的固体继电器。

    图1和图2是实现本发明的原理示意图。当控制点A为低电平“O”状态时。T截止，B为高输入阻抗线性元件。这样，H端无电流流过，H端与L端不相关，似两端开路。可知两端电压为UHL。当控制点A为高电平“I”状态时，T导通，T串入到B的反馈回路，使H端流入的电流经T流入B的输出端，在线性元件输入端虚地原理作用下，尽管两触点间流过零至十几安培交直流电流，但H端的电压会被控制到与L端相等同的电位，似触点接通，无压降，UHL＝0。如果L端不是接地，而是接到某个信号源或传感器上，H端就会接收到信号，既使是交流的变量，也会从L端不折不扣地传递到H端，总之，H端可以有同L端完全相同地电压值产生，H端与L端之间无压降产生。

    图3是实现本发明的电路结构图。图中运放IC1是本线路的中心器件，开关电流由H端流入D1经T1和T2到负电源，其中T1是控制开关电流通路的器件，当需要H端与L端开路时，IC3输出一个负电压信号，使T1截止，从而切断了开关电流的回路。而当IC3输出一个正电压信号时，T1由R3提供一个基极电流，使之导通，恰似开关通断现象。T2是一个电流扩展元件，将IC1输出端的电压信号以电流的形式反馈到H端，在H端外接负截的作用下，形成一个负反馈闭环回路。其过程如下：当UH＞UL时，UIC1的输出下降，使UT2b下降，从而使IT2c上升，再使IT1c上升，则ID1上升，以至UH下降，直到UH＝UL为止。这样便实现了H端和L端之间无压降。负向开关电流的分折类似上述原理。图3中的IC2能提供一组偏置电流，由R3、R1、R6、R2提供给T1、T2、T3、T4跟随于L端的目的是当L端接不同电压时，T1、T2、T3、T4可以得到一个恒定偏置。D1、D2、D3、D4的作用是隔离正负开关电流的相互影响，避免T1、T2、T3、T4的集电极电流的倒流。图3中的IC3和IC4都是比较器，比较点由R4和R5提供，当控制点A输入电压时IC3和IC4分别产生二个通断信号，通过D5和D6去驱动T1和T4以控制开关电流的通断，断的信号电流由IC3和IC4提供，通的信号电流通过R3和R6提供，R7是一个正反馈电阻，以提高比较器的翻转速度，避免临界抖动。

    本发明的无压降固体继电器，可密封装在一个小盒子里也可集装在一个管子里，本发明可广泛应用于自动控制和测量系统，计算机系统和其它用继电器的领域。