一種智能固態繼電器的制作方法

本發明涉及固態繼電器應用的工業和自動化設備領域，特別涉及一種智能固態繼電器。

背景技術：

目前在工業和自動化設備領域中廣泛使用的固態繼電器，均是采用以單向或雙向可控硅芯片作為核心功率控制器件的基礎上，加上觸發控制電路組成一個電子開關器件統稱為固態繼電器，應用于各類工業和自動化設備中用以替代傳統的電磁式接觸器。由于電磁式接觸器工作原理和特定的結構問題，使得電磁式接觸器天然的存在著一些弊端，在電氣設備的使用過程中存在著很大的隱患，容易造成工作不可靠以及各種故障，觸點的灼熔或粘連甚至會引發火災等災害性的事故發生。同時現有的固態繼電器，雖然解決了電磁式接觸器特定的結構問題，突破了電磁式接觸器的工作原理，但是同樣存在著明顯的缺陷和有待改進和克服的問題。比如，由于是采用單向或雙向可控硅芯片作為核心功率控制器件，在工作中特別是在大功率負載的應用中，可控硅會產生較大功耗和發熱等的問題，從而影響了固態繼電器工作的穩定性和可靠性，固態繼電器損壞的形式往往是可控硅的熱擊穿以及負載的過流或泄露所造成。為了減少溫升在設計時會放大單向或雙向可控硅芯片功率容量，同時在使用中往往會要求用戶將固態繼電器額定功率對負載功率減額使用，由此造成了用戶的使用成本的增加，浪費了固態繼電器的核心器件，單向或雙向可控硅芯片的實際使用價值。

技術實現要素：

本發明一種智能固態繼電器，是為了解決現有的固態繼電器和電磁式接觸器所存在著明顯的缺陷，以及有待改進和克服的問題，更好地在工業和自動化設備領域中的應用，特別是在一些易燃易爆場合、濕熱和震動場合、開關頻繁切換場合、礦山和油氣田等需要防火防災場合的使用，由于電磁式接觸器不易安全可靠地使用和電磁干擾等的問題。提供一種智能固態繼電器具有智能的識別負載的工作狀況，感知工作環境和條件的變化，從而采取主動限流與控溫措施，實現智能的對負載監測和保護工作。

為了到達上述的發明目標，提出如下的技術方案：

本發明一種智能固態繼電器：是由一只金屬澆鑄或壓鑄成型的底座盒(1)與單向或雙向可控硅裸片(2)，在單向或雙向可控硅裸片(2)的底部復合有一層雙面覆銅陶瓷片(3)，單向或雙向可控硅裸片(2)的上層設有一個耐高溫絕緣隔離保護層(4)，在絕緣隔離保護層的(4)上設有單向或雙向可控硅的觸發和控制電路(5)，設有過流和過溫保護的自恢復保險絲(6)，通過(2)(5)(6)組成一個過流和過溫控制與觸發保護電路后，采用具有導熱特性的固化膠固化封裝成一體，與輸入端控制電路(7)上蓋盒(8)保護罩(9)組合成一個智能的電子開關或固態調壓器，其特征是所述的單向或雙向可控硅裸片(2)和(3)(1)采用熔焊成為一體后，與所述的觸發和控制電路(5)和自恢復保險絲(6)采用有熱傳導特性的環氧樹脂灌裝于底座盒(1)中固化，組合成一個整體的有自動熱平衡與過流過溫監測和保護的可控硅功率保護器件，通過與所述的輸入端控制電路(7)構成電路控制回路后，和上蓋盒(8)封裝構成一個完整的智能固態繼電器。

所述的一種智能固態繼電器，底座盒(1)是采用鋁合金澆鑄或壓鑄成型的。

所述的一種智能固態繼電器，單向或雙向可控硅裸片(2)是一個未封裝的半成品裸露芯片。

所述的一種智能固態繼電器，雙面覆銅陶瓷片(3)的二面覆有用于熔焊的銅箔層。

所述的一種智能固態繼電器，輸入端控制電路(7)是一個電子開關控制電路或固態調壓器控制電路。

所述的一種智能固態繼電器，觸發和控制電路(5)和自恢復保險絲(6)組成單向或雙向可控硅芯片結溫的探測和控制保護電路。

本發明的有益效果：區別于現有的固態繼電器，本發明一種智能固態繼電器具有智能過流過溫的保護和自動熱平衡功能，通過監測和控制單向或雙向可控硅芯片的結溫，可以有效提升和擴大對單向或雙向可控硅芯片的安全使用效能范圍，經過實測和現有的固態繼電器對比提升有效使用功率在30％以上。

附圖說明

圖1、是本發明的結構示意圖：

鋁合金底座盒(1)、可控硅裸片(2)、雙面覆銅陶瓷片(3)、絕緣隔離保護層(4)、觸發和控制電路(5)、自恢復保險絲(6)、輸入端控制電路(7)、上蓋盒(8)、保護罩(9)。

圖2、是本發明的俯視示意圖：

負載輸出端接線柱(10)、工作指示燈(11)、聲光或燈光報警指示(12)、輸入控制端接線柱(13)、產品類別銘牌(14)。

圖3、是本發明的觸發、控制和保護電路示意圖：

輸入控制端(A1)、直流或交流輸入模塊(A2)、電子開關電路或電子調壓電路模塊(A3)、光電隔離耦合器(A4)、負載控制端(B1)、負載控制端(B2)、觸發控制輸入端(B3)、雙向可控硅裸片(2)、觸發和控制電路(5)、自恢復保險絲(6)、工作指示燈(11)、聲光或燈光報警指示(12)。

具體實施方法

現有的固態繼電器損壞形式，往往是可控硅芯片過流和過溫所造成。當負載出現異常情況，發生短路或泄漏時，過量的電流通過可控硅芯片，會使芯片內部的溫度快速上升。為了更好地傳導固態繼電器工作時所產生的熱量，以及保護可控硅芯片不被熱擊穿而損壞，對于固態繼電器的核心器件保護顯得尤為重要。本發明一種智能固態繼電器采用如下方案予以解決：

為了更好地傳導固態繼電器工作時所產生的熱量，優選地，智能固態繼電器采用金屬澆鑄或壓鑄成型的底座盒(1)有利于可控硅功率器件的熱量傳導和散發。

為了更好和有效的減少雙面覆銅陶瓷片(3)與金屬底座盒(1)的接觸電阻值。優選地，采用半成品裸露芯片通過高溫熔焊實現可控硅裸片(2)雙面覆銅陶瓷片(3)鋁合金底座盒(1)熔焊為一體后，與單向或雙向可控硅的觸發和控制電路(5)和自恢復保險絲(6)灌裝成一個整體的有自動熱平衡功能的，過流過溫監測和保護功能的可控硅功率保護器件。

其中觸發和控制電路(5)和自恢復保險絲(6)是可控硅芯片的過流過溫監測和保護電路，輸入端控制電路(7)可以有多種形式的方案可配合應用；比如交流控制交流、直流控制交流的，以及固態調壓控制電路等等。觸發和控制電路(5)自恢復保險絲(6)，和輸入端控制電路(7)二者的電路連接采用光電隔離耦合器。

為了更好地實現和提升對可控硅芯片的有效使用效率。優選地，采用觸發和控制電路(5)和自恢復保險絲(6)單向或雙向可控硅裸片(2)鋁合金底座盒(1)灌裝成一體，通過控制和調整單向或雙向可控硅芯片的結溫，與輸入端控制電路(7)配合實現對負載的智能監測和控制。

本技術領域中的普通技術人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說明本發明的，而并非用作為對本發明的限定，只要在本發明的實質精神范圍內，對上述的實施例的變化、變形都將落在本發明的權利要求書的范圍內。