发布于：2006/9/6 9:16:33 | 296 次阅读
摘 要：本文叙述了高压大电流固体继电器的工作原理，分析了在电路设计中的几项关键 技术，确定了相关电路的设计方法。
引言
二十一世纪以来，随着电力电子技术和材料科学、制造工艺的不断发展，全控型的电力电子器件正朝着高电压、大电流、快通断、低损耗和模块化的方向发展。这为高电压大电流固体继电器的开发和研制打下了坚实的基础。
作为一种新型的电子开关元件，高压大电流直流固体继电器主要应用于使用大电源和大负载且负载需要频繁通断的场合，所以它在航空、航海及电子信息等自动化领域的应用前景十分广阔。在高压大电流直流固体继电器中，输出功率管是器件。由于IGBT兼有功率晶体管GTR和功率场效应管MOSFET的优点，它具有开关速度快、驱动功率小、受电压控制等特点。为此，在直流固体继电器的设计中通常采用IGBT模块作为功率输出器件。目前，国内外生产IGBT的公司很多，产品型号规格也很齐全。经过比较，选用日本三菱公司生产的CH400MA-28H型的IGBT模块较为理想，其性能完全符号产品的设计要求。
电路设计
高压大电流直流固体继电器不同于一般的固体继电器，其设计方法也不一样。在其电路设计中，IGBT的驱动电路设计最为关键，而其它各部分电路的设计主要是围绕怎样驱动IGBT而进行的。在设计过程中还要研究它的输出低导通电压降技术、瞬态浪涌抑制技术。
固体继电器的主要技术指标如下：
针对以上技术指标和固体继电器本身特点，把电路设计成以下部分：偏置电路、输入电路、光耦隔离电路、驱动电路和输出电路。工作原理是：当输入电压接到输入电路后，光电耦合器快速接通，然后偏置电压通过驱动电路加到IGBT栅极，随之固体继电器导通；一旦输入电压切除，光电耦合器快速关断，IGBT栅极失去电压，固体继电器迅速关断。
输入电路
由于输入电压为3-32Vdc，且输入电流控制在9mA左右，因此输入电路采用恒流电路。它由场效应管、三极管和主要元件恒流管组成。由计算可知，当输入电压变化时，输入电流只与恒流管的定值、三极管的参数和电阻R1有关。输入电流的恒定有利于提高光电耦合器的寿命。
偏置电路
设计偏置电路的目的是为驱动电路提供电源。在电路中，输入电压为24Vdc，通过DC/DC模块转换，输出电压为15Vdc，然后加到驱动电路上。此电路设计简单、工作可靠。
光耦隔离电路
目前，在固体继电器领域中应用比较有效的隔离器件有光电耦合器、隔离变压器等。根据本产品的特点，即输入电路与输出电路必须隔离，选用快速光电耦合器作为固体继电器的隔离器件。
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