ВЫСОКОМОЩНЫЙ ОБЖИМНОЙ ТВЕРДОТЕЛЬНЫЙ РЕЛЕЙНЫЙ МОДУЛЬ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 2015 года по МПК H03K17/72 

Область техники

Изобретение относится к области полупроводников, в частности к новому электрическому полупроводниковому компоненту в фотомеханических электронных интегральных схемах или в области информатизации и автоматизации систем энергоснабжения.

Уровень техники

Обжимное твердотельное реле обычно используется в фотомеханических электронных интегральных схемах, в области информатизации и автоматизации систем энергоснабжения. В настоящее время мощность обжимного твердотельного реле сравнительно низкая, и конструкции устройства питания и управляющей триггерной схемы реле обычно выполнены разъемными, что приводит к неудобствам в процессе установки и использования, кроме того, вследствие того, что реле обычно содержит элемент, выполненный из алюмооксидной керамики, излучение воздействует негативно, что влияет на стабильность работы реле.

Раскрытие изобретения

Для решения проблем, присутствующих в существующем обжимном твердотельном реле, заявителем данного патента было исследовано и разработано новое устройство согласно рыночным требованиям, представляющее собой специальное обжимное твердотельное реле, соединяющее в себе особую микросхему, улучшенную конструкцию и отличную триггерную схему.

Обжимное реле согласно настоящему изобретению содержит специальный триггерный модуль, соединительный элемент, медную клемму первого контактного стержня, медную клемму второго контактного стержня, квадратный прижимной блок и винты усиленной фиксации, третий контактный стержень и четвертый контактный стержень, микросхемы SCR1 и SCR2, первый керамический элемент и второй керамический элемент, фиксирующий винт соединительного элемента и основание.

В реле вокруг керамических элементов расположено высоковольтное изоляционное покрытие для предотвращения утечки высокого напряжения и возникновения дугового разряда и улучшения изоляционного коэффициента; две обжимные управляемые кремниевые микросхемы соединены встречно-параллельно между третьим и четвертым контактным стержнем, медная клемма первого контактного стержня и медная клемма второго контактного стержня расположены над третьим контактным стержнем, а прижимной блок установлен в заданное положение посредством фиксирующих винтов; кроме того, первый и второй контактные стержни обеспечивают возможность встречно-параллельного вывода сигнала от двух управляемых кремниевых микросхем посредством соединительного элемента.

Настоящее изобретение также относится к способу изготовления вышеупомянутого обжимного твердотельного реле.

Изобретение обладает следующими технологическими преимуществами:

1. Наличие специальных высокомощных управляемых кремниевых микросхем.

2. Выполнение устройства питания и управляющей триггерной схемы в виде одного целого.

3. Указанное высокомощное твердотельное реле содержит элементы, выполненные из керамики на основе нитрида алюминия, обладающие высоким коэффициентом теплопередачи, который более чем в 7 раз превышает коэффициент теплопередачи обычных элементов, выполненных из алюмооксидной керамики, при этом толщина элементов, выполненных из керамики на основе нитрида алюминия, составляет лишь 50% толщины обычных элементов, выполненных из алюмооксидной керамики, для улучшения свойств теплопередачи изделия и обеспечения возможности более стабильной и надежной работы твердотельного реле.

4. Параметрический коэффициент изделия лучше недавно выпущенного национального производственного стандарта и интернационального стандарта IEC62314 для твердотельных реле переменного тока.

Краткое описание чертежей.

Вышеупомянутые и другие цели изобретения, характеристики и его преимущества раскрыты в последующем детальном описании со ссылкой на сопроводительные чертежи, при этом

на фиг.1 показана первая принципиальная схема обжимного твердотельного реле согласно настоящему изобретению.

На фиг.2 показана структурная схема обжимного твердотельного реле согласно настоящему изобретению.

На фиг.3 показана вторая принципиальная схема обжимного твердотельного реле согласно настоящему изобретению.

Номера позиций на чертежах: 1 - специальный триггерный модуль, 2 - соединительный элемент, 3 - медная клемма первого контактного стержня, 4 - фиксирующий винт квадратного прижимного блока, 5 - квадратный прижимной блок, 6 - четвертый контактный стержень, 7 - микросхема SCR1, 8 - второй керамический элемент, 9 - фиксирующий винт соединительного элемента, 10 - медная клемма второго контактного стержня, 11 - третий контактный стержень, 12 - микросхема SCR2, 13 - первый керамический элемент, 14 - основание.

Подробное описание примеров реализации изобретения

Согласно фиг.2, обжимное твердотельное реле по настоящему изобретению содержит специальный триггерный модуль 1, соединительный элемент 1, медную клемму первого контактного стержня 3, медную клемму второго контактного стержня 10, фиксирующий винт 4 квадратного прижимного блока, квадратный прижимной блок 5, третий контактный стержень 11 и четвертый контактный стержень 6, микросхемы SCR1 и SCR2, первый керамический элемент 13 и второй керамический элемент 8, фиксирующий винт 9 соединительного элемента и основание 14, при этом высоковольтное изоляционное покрытие расположено вокруг керамических элементов для предотвращения утечки высокого напряжения, образования дугового разряда и повышения коэффициента изоляции, и две обжимных управляемых кремниевых микросхемы соединены встречно-параллельно между третьим контактным стержнем 11 и четвертым контактным стержнем 6, первый медный контактный стержень 3 и второй медный контактный стержень 10 расположены над третьим контактным стержнем 11, а прижимной блок 5 установлен в заданное положение посредством фиксирующих винтов 4, кроме того, первый и второй контактные стержни обеспечивают возможность встречно-параллельного вывода сигнала с двух обжимных управляемых кремниевых микросхем посредством соединительного элемента.

Согласно принципиальной схеме реле по примеру реализации настоящего изобретения, показанной на фиг.1, управляющий триггерный модуль 1 установлен в указанном положении, а триггерные электроды двух управляемых кремниевых микросхем соединены с соответствующими точками управляющего триггерного модуля посредством изолированных проводников, с сопротивлением высокой температуре и высокому напряжению, и входной управляющий конец управляющего триггерного модуля выполнен на входном управляющем конце пластикового корпуса.

Во время работы специальная управляющая триггерная схема может быть включена в работу при подаче управляющего сигнала, так что специальные управляемые кремниевые микросхемы SCR1 и SCR2 открыты, и нагрузка, суммируемая с мощностью, поглощаемой нагрузкой, обуславливает начало нормального режима работы.

Согласно принципиальной схеме реле по еще одному примеру реализации настоящего изобретения, показанной на фиг.3, управляющий триггерный модуль 1 представляет собой высокочувствительную регулирующую напряжение управляющую триггерную схему, при этом ее выходной конец соединен с триггерными электродами двух управляемых кремниевых микросхем посредством изолированных проводников с сопротивлением высокой температуре и высокому напряжению, и на выходном конце входные значения управляющего сигнала составляют 4-20 мА и 2-10 В (DC), при этом при линейном изменении управляющего сигнала 2-10 В (DC), напряжение (V) нагруженного конца будет также линейно изменено, вследствие чего обеспечена возможность регулирования напряжения.

Настоящее изобретение также относится к способу изготовления упомянутых обжимных твердотельных реле, согласно которому:

1. Помещают высоковольтное изоляционное покрытие вокруг керамических элементов для предотвращения утечки высокого напряжения и возникновения дугового разряда и улучшения изоляционного коэффициента.

2. Соединяют две обжимные управляемые кремниевые микросхемы встречно-параллельно между третьим и четвертым контактными стержнями.

3. Располагают обжимные медные клеммы (медную клемму первого контактного стержня и медную клемму второго контактного стержня) электрода над третьим контактным стержнем, и задают положение квадратного прижимного блока посредством фиксирующих винтов.

4. Воздействуют на квадратный прижимной блок до достижения необходимого давления посредством пресса и закрепляют фиксирующие винты до достижения необходимого момента закрепления для задания положения квадратного прижимного блока.

5. Присоединяют соединительный элемент к первому и второму контактным стержням для обеспечения возможности встречно-параллельного вывода сигнала с двух обжимных управляемых кремниевых микросхем.

6. Закрепляют управляющий триггерный модуль в заданном положении модуля, соединяют триггерные электроды двух управляемых кремниевых микросхем с соответствующими точками управляющего триггерного модуля посредством изолированных проводников с высокотемпературным и высоковольтным сопротивлением, и размещают входной управляющий конец управляющего триггерного модуля на входном управляющем конце пластикового корпуса.

Предпочтительно описанный выше способ также включает промежуточный процесс тестирования, согласно которому запускают vrrm, vdrm, irrm/ idrm контрольно-измерительные устройства и источники питания осциллографа, запускают измерение параметров после 5 минут, при этом измерение указанных параметров включает измерение сопротивления изоляции, измерение сопротивления под напряжением и измерение методом включения/выключения.

После тестирования получают показатель качества электрической энергии и требования к управляющему триггерному модулю твердотельного реле, и будет выполнен следующий этап, согласно которому покрывают модуль пластиковой оболочкой, наносят силикагель и эпоксидную смолу, и проводят общие тестирование, включающее измерение сопротивления изоляции, измерение сопротивления под напряжением и измерение методом включения/выключения.

Более предпочтительно дополнительное наличие в способе изготовления устройства согласно настоящему изобретению этапа упаковки, согласно которому: выбирают подходящую специальную упаковку для упаковки законченного модуля согласно размерам модуля и заказанного пользователем количества. Законченные модули с одинаковыми техническими характеристиками и номером модели должны быть помещены рядом в процессе упаковки, упаковка должная быть снабжена отметками, обозначающими номер модели согласно спецификации, номер изделия, номер партии и дату.

Приведенное выше описание представляет собой предпочтительный пример реализации настоящего изобретения. Настоящее изобретение не ограничено данным примером реализации, специалист в данной области может провести изменения или модификацию без отступления от сущности изобретения, т.е. объема раскрытия, таким образом, объем защиты прав изобретения представляет собой объем, определенный формулой изобретения.

Обжимное твердотельное реле содержит регулирующий напряжение триггерный модуль (1), соединительный элемент (2), медные клеммы первого и второго контактных стержней (3, 10), квадратный прижимной блок (5), удерживаемый фиксирующими винтами (4), третий (11) и четвертый (6) контактные стержни, микросхему (7) SCR1, микросхему (12) SCR2, первый (13) и второй (8) керамические элементы, фиксирующие винты (9) соединительного элемента, основание (14). Изготовление реле предусматривает помещение высоковольтного изоляционного покрытия вокруг керамических элементов (13, 8), соединение микросхем (7, 12) встречно-параллельно между третьим (11) и четвертым (6) контактными стержнями, помещение соединительного элемента (2) на первый и второй контактные стержни (3, 10) для встречно-параллельного вывода сигнала с микросхем (7, 12), триггерные электроды которых соединены с выходами триггерного модуля (1). Технический результат - предотвращение утечки высокого напряжения и возникновения дугового разряда, а также улучшение свойств теплопередачи реле, что повышает стабильность и надежность его работы. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Обжимное твердотельное реле, содержащее высокочувствительный регулирующий напряжение управляющий триггерный модуль, соединительный элемент, медную клемму первого контактного стержня, медную клемму второго контактного стержня, фиксирующие винты квадратного прижимного блока, квадратный прижимной блок, третий контактный стержень и четвертый контактный стержень, микросхемы SCR1 и SCR2, первый керамический элемент и второй керамический элемент, фиксирующий винт соединительного элемента и основание,
причем высоковольтное изоляционное покрытие расположено вокруг керамических элементов,
две обжимные управляемые кремниевые микросхемы соединены встречно-параллельно между третьим и четвертым контактными стержнями,
медная клемма первого контактного стержня и медная клемма второго контактного стержня расположены над третьим контактным стержнем, а
прижимной блок установлен в заданном положении посредством фиксирующих винтов,
кроме того, первый и второй контактные стержни обеспечивают возможность встречно-параллельного вывода сигнала с двух обжимных управляемых кремниевых микросхем посредством соединительного элемента,
при этом триггерные электроды двух управляемых кремниевых микросхем SCR1 и SCR2 соединены с соответствующими выходами высокочувствительного регулирующего напряжение управляющего триггерного модуля, подача управляющего сигнала на входной управляющий конец которого обеспечивает открытие управляемых кремниевых микросхем SCR1 и SCR2,
при этом высокочувствительный регулирующий напряжение управляющий триггерный модуль выполнен с возможностью обеспечения регулирования, в обжимных конфигурациях, напряжения переменного тока для обеспечения регулирования промышленного напряжения тока частотой 50 Гц;
причем входное значение управляющего сигнала модуля регулировки напряжения составляет 4-20 мА и 2-10 В постоянного тока, и при этом обеспечивается линейное изменение напряжения на нагрузке, когда входной сигнал управления меняется линейно в диапазоне 2-10 В постоянного тока.

2. Способ изготовления обжимного твердотельного реле по п. 1, согласно которому:
помещают высоковольтное изоляционное покрытие вокруг керамических элементов для предотвращения утечки высокого напряжения и возникновения дугового разряда и улучшения изоляционного коэффициента,
соединяют две обжимные управляемые кремниевые микросхемы встречно-параллельно между третьим и четвертым контактными стержнями,
располагают медную клемму первого контактного стержня и медную клемму второго контактного стержня над третьим контактным стержнем, и задают положение квадратного прижимного блока посредством использования фиксирующих винтов,
воздействуют на квадратный прижимной блок до достижения необходимого давления посредством использования пресса и закрепляют фиксирующие винты до достижения необходимого момента для задания положения квадратного прижимного блока,
присоединяют соединительный элемент к первому и второму контактным стержням для обеспечения возможности встречно-параллельного вывода сигнала с двух обжимных управляемых кремниевых микросхем,
устанавливают управляющий триггерный модуль в заданном положении модуля, соединяют триггерные электроды двух управляемых кремниевых микросхем с соответствующим местом управляющего триггерного модуля посредством использования изолированных проводников с высокотемпературным и высоковольтным сопротивлением, и размещают входной управляющий конец управляющего триггерного модуля на входном управляющем конце пластикового корпуса.

3. Способ изготовления обжимного твердотельного реле по п. 2, также включающий промежуточный процесс тестирования, включающий измерение сопротивления изоляции, измерение сопротивления под напряжением и измерение методом включения/выключения, а также измерение падения напряжения во включенном состоянии и измерение утечки в выключенном состоянии.

4. Способ изготовления обжимного твердотельного реле по п. 2 или 3, также включающий: покрытие модуля пластиковой оболочкой, нанесение силикагеля и эпоксидной смолы и проведение общего теста, включающего измерение сопротивления изоляции, измерение сопротивления под напряжением и измерение методом включения/выключения, а также измерение падения напряжения во включенном состоянии и измерение утечки в выключенном состоянии.

5. Способ изготовления обжимного твердотельного реле по п. 2, также включающий этап упаковки.