继电器装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种继电器装置，且特别是有关于一种低电容特性的继电器装置。


背景技术：

2.继电器会具备不同的开关操作。在被导通时，继电器会透过不同端来传输信号。在被断开的时间点，在不同数据端之间会形成寄生电容，从而产生信号带宽的非预期变动以及增加信号的传输延迟等不良影响。在高功率应用下，上述信号带宽的非预期变动以及增加信号的传输延迟等状况会更为显著。因此，如何实现低电容特性的继电器装置，是本领域技术人员努力研究的课题之一。


技术实现要素：

3.本实用新型提供一种低电容特性的继电器装置，能够降低信号带宽的非预期变动以及增加信号的传输延迟等不良状况。
4.本实用新型的继电器装置包括继电器、开关单元以及控制器。继电器具备开关操作。继电器具有第一数据端以及第二数据端。第一数据端以及第二数据端之间在继电器被断开时形成第一寄生电容。开关单元耦接于继电器。开关单元具备开关操作。开关单元具有第三数据端以及第四数据端。第三数据端以及第四数据端之间在开关单元被断开时形成第二寄生电容。控制器耦接于继电器以及开关单元。控制器控制开关操作。第一寄生电容与第二寄生电容在被形成时串联耦接。第二寄生电容的电容值小于第一寄生电容的电容值。
5.在本实用新型的一实施例中，第一数据端接收输入信号。第二数据端电性连接于第三数据端。第四数据端输出关联于输入信号的输出信号。
6.在本实用新型的一实施例中，在开关操作中，继电器具有第一导通时间点以及第一断开时间点。在开关操作中，开关单元具有第二导通时间点以及第二断开时间点。第一导通时间点晚于第二导通时间点。第一断开时间点早于第二断开时间点。
7.在本实用新型的一实施例中，继电器为高功率水银继电器、至少一晶体管型继电器以及机械式继电器的其中之一。继电器受控于控制器所提供的第一控制信号。
8.在本实用新型的一实施例中，开关单元为具有第二寄生电容的水银继电器、晶体管、微机电继电器、磁簧式继电器(reed relay)、机械式继电器以及光电耦合组件的其中之一。开关单元受控于控制器所提供的第二控制信号。
9.在本实用新型的一实施例中，继电器包括晶体管型继电器单元。晶体管型继电器单元的第一端连接至第一数据端，晶体管型继电器单元的第二端连接至第二数据端，晶体管型继电器单元受控于控制器所提供的第一控制信号。
10.在本实用新型的一实施例中，继电器包括被并联耦接的多个晶体管型继电器单元。
11.在本实用新型的一实施例中，继电器包括被串联耦接的多个晶体管型继电器单
元。
12.在本实用新型的一实施例中，继电器包括多个晶体管型继电器单元。所述多个晶体管型继电器单元被群组为多个串联组。所述多个串联组彼此并联耦接。
13.基于上述，在继电器装置被断开时，继电器形成第一寄生电容。开关单元形成第二寄生电容。第一寄生电容与第二寄生电容在被形成时串联耦接。第二寄生电容的电容值小于第一寄生电容的电容值。因此，继电器装置在被断开时所形成的寄生电容会降低。如此一来，继电器装置能够降低信号带宽的非预期变动，并且降低信号的传输延迟等不良状况。
附图说明
14.图1是依据本实用新型第一实施例所绘示的继电器装置的示意图。
15.图2是依据本实用新型一实施例所绘示的开关单元的示意图。
16.图3a至图3e是依据本实用新型一实施例所绘示的继电器的示意图。
17.附图标记说明
18.100：继电器装置
19.110、110a、110b、110c、110d、110e：继电器
20.111_1、111_2、111_3、111_4、111_m、111_n：晶体管型继电器单元
21.120、120a：开关单元
22.130：控制器
23.c1：第一寄生电容
24.c2：第二寄生电容
25.d：发光二极管
26.m：晶体管
27.p1：第一数据端
28.p2：第二数据端
29.p3：第三数据端
30.p4：第四数据端
31.p5、p6：继电器的控制端
32.sc1、sc1_1、sc1_2：第一控制信号
33.sc2、sc2_1、sc2_2：第二控制信号
34.s_in：输入信号
35.s_out：输出信号
36.t1：第一端
37.t2：第二端
38.t3、t4：晶体管型继电器单元的控制端
39.t5：备用端
具体实施方式
40.本实用新型的部分实施例接下来将会配合附图来详细描述，以下的描述所引用的组件符号，当不同附图出现相同的组件符号将视为相同或相似的组件。这些实施例只是本
实用新型的一部份，并未揭示所有本实用新型的可实施方式。更确切的说，这些实施例只是本实用新型的专利申请范围的范例。
41.请参考图1，图1是依据本实用新型第一实施例所绘示的继电器装置的示意图。在本实施例中，继电器装置100包括继电器110、开关单元120以及控制器130。继电器110具备一般继电器的开关操作。继电器110具有第一数据端p1以及第二数据端p2。在继电器110被导通时，继电器110可利用第一数据端p1以及第二数据端p2来传输信号。在继电器110被断开时，第一数据端p1以及第二数据端p2之间可形成第一寄生电容c1。在本实施例中，继电器110为高功率水银继电器、至少一晶体管型继电器以及机械式继电器的其中之一。在本实施例中，继电器110受控于第一控制信号sc1被导通或被断开。
42.在本实施例中，开关单元120耦接于继电器110。开关单元120具备开关操作。开关单元120具有第三数据端p3以及第四数据端p4。在开关单元120被导通时，开关单元120可利用第三数据端p3以及第四数据端之间p4来传输信号。在开关单元120被断开时，第三数据端p3以及第四数据端之间p4形成第二寄生电容c2。开关单元120可以是具有第二寄生电容c2的水银继电器、机械式继电器、磁簧式继电器(reed relay)、微机电式继电器、晶体管以及光电耦合组件的其中之一。在本实施例中，开关单元120受控于第二控制信号sc2被导通或被断开。在本实施例中，第一寄生电容c1与第二寄生电容c2在被形成时串联耦接。第二寄生电容c2的电容值小于第一寄生电容c1的电容值。
43.在此值得一提的是，在继电器装置100被断开时，继电器110形成第一寄生电容c1。开关单元120形成第二寄生电容c2。在被形成时，第一寄生电容c1与第二寄生电容c2串联耦接。第二寄生电容c2的电容值明显小于第一寄生电容c1的电容值。因此，继电器装置100在被断开时所形成的寄生电容的极低等效电容值明显低于第一寄生电容c1的电容值。如此一来，继电器装置100能够降低信号带宽的非预期变动并降低信号的传输延迟等不良状况。
44.在本实施例中，继电器110以及开关单元120被串联耦接。因此，在继电器装置100被断开时，第一寄生电容c1以及第二寄生电容c2得以被串联耦接。
45.进一步地，第一数据端p1用以接收输入信号s_in。第二数据端p2被电性连接于第三数据端p3。第四数据端p4输出关联于输入信号s_in的输出信号s_out。也就是说，继电器110可以是输入级组件。开关单元120可以是输出级组件。在本实施例中，输出信号s_out大致上等于输入信号s_in。
46.在本实施例中，控制器130耦接于继电器110以及开关单元120。控制器130控制上述的开关操作。也就是说，控制器130会利用第一控制信号sc1来控制继电器110，并利用第二控制信号sc2来控制开关单元120。控制器130会控制继电器110与开关单元120不同时被导通并且不同时被断开。
47.在本实施例中，在开关操作中，继电器110具有第一导通时间点以及第一断开时间点。开关单元120具有第二导通时间点以及第二断开时间点。第一导通时间点晚于第二导通时间点。也就是说，开关单元120会反应于第二控制信号sc2先被导通。随后，继电器110会反应于第一控制信号sc1被导通。除此之外，第一断开时间点早于第二断开时间点。也就是说，继电器110会反应于第一控制信号sc1先被断开。随后，开关单元120会反应于第二控制信号sc2被断开。
48.在此值得一提的是，为了使第二寄生电容c2具有极低的电容值，开关单元120的第
三数据端p3与第四数据端p4之间的电压耐受力会较低。因此，控制器130控制开关单元120的第二导通时间点早于继电器110的第一导通时间点，并且控制开关单元120的第二断开时间点晚于继电器110的第一断开时间点。如此一来，控制器130可防止开关单元120因高电压而崩溃，从而提高开关单元120的寿命。
49.请同时参考图1以及图2，图2是依据本实用新型一实施例所绘示的开关单元的示意图。在本实施例中，开关单元120a可以是水银继电器、晶体管、微机电继电器、磁簧式继电器、机械式继电器、光电耦合组件、晶体管型继电器或任意形式的半导体开关。开关单元120a以光电耦合组件来实施。光电耦合组件包括发光二极管d以及晶体管m。晶体管m的第一端t1连接至第三数据端p3。晶体管m的第二端t2连接至第四数据端p4。晶体管m受控于发光二极管d所提供的光信号而导通或断开。在本实施例中，发光二极管d受控于第二控制信号sc2_1、sc2_2所提供的高电压差或高电流而发出光信号，进而使晶体管m导通。因此，开关单元120a能够传输信号。在另一方面，发光二极管d受控于第二控制信号sc2_1、sc2_2所提供的低电压差或低电流而不发出光信号，进而使晶体管m断开。因此，开关单元120a停止传输信号。
50.在一些实施例中，继电器110可以由相似于图2的单一晶体管型继电器单元来实现。晶体管型继电器单元的第一端连接至第一数据端p1。晶体管型继电器单元的第二端连接至第二数据端p2。
51.接下来说明继电器的多种实施态样。图3a至图3e是依据本实用新型一实施例所绘示的继电器的示意图。首先请参考图3a，继电器110a可适用于图1的继电器110。在本实施例中，继电器110a包括晶体管型继电器单元111_1～111_m。在本实施例中，晶体管型继电器单元111_1～111_m被进行串联耦接以形成继电器110a。
52.以本实施例为例，晶体管型继电器单元111_1的第一端t1连接到继电器110a的第一数据端p1。晶体管型继电器单元111_1的第二端t2耦接至晶体管型继电器单元111_2的第一端t1。晶体管型继电器单元111_2的第二端t2耦接至晶体管型继电器单元111_3的第一端t1，依此类推。晶体管型继电器单元111_m的第二端t2连接到继电器110a的第二数据端p2。晶体管型继电器单元111_1～111_m的多个控制端t3共同耦接至继电器110a的控制端p5以接收第一控制信号sc1_1。晶体管型继电器单元111_1～111_m的多个控制端t4共同耦接至继电器110a的控制端p6以接收第一控制信号sc1_2。晶体管型继电器单元111_1～111_m相似于光耦合组件(如图2所示的光耦合组件，但本实用新型并不以此为限)。发光二极管d受控于第一控制信号sc1_1、sc1_2所提供的高电压差或高电流而发出光信号，进而使晶体管m导通。因此，继电器110a能够传输信号。第一控制信号sc1_1、sc1_2所提供的低电压差或低电流而不发出光信号，进而使晶体管m断开。因此，继电器110a停止传输信号。
53.在一些实施例中，晶体管型继电器单元111_1～111_m的至少其中之一包括串联耦接于第一端t1与第二端t2之间的多个晶体管m。随着，晶体管m的串联数量越多，对应的晶体管型继电器单元具有更高的电压耐受性。
54.在本实施例中，晶体管型继电器单元111_1～111_m是透过晶体管型继电器单元111_1～111_m的第一端t1以及第二端t2进行串联耦接。此外，基于本实施例的配置方式，晶体管型继电器单元111_1～111_m还被控制以进行同步导通或同步断开的切换操作。因此，继电器110a可适用于高电压(如，达到20kv)运用。
55.晶体管型继电器单元111_1～111_m分别还包括备用端t5。举例来说，晶体管型继电器单元111_1的备用端t5可连接到一参考电位(例如是接地)以隔离晶体管型继电器单元111_1的第二端t2与隔离晶体管型继电器单元111_2的第一端t1之间的电性干扰。
56.请参考图3b，继电器110b可适用于图1的继电器110。在本实施例中，继电器110b包括晶体管型继电器单元111_1～111_n。在本实施例中，晶体管型继电器单元111_1～111_n被进行并联耦接以形成继电器110b。以本实施例为例，晶体管型继电器单元111_1～111_n的多个第一端t1共同连接到继电器110b的第一数据端p1。晶体管型继电器单元111_1～111_n的多个第二端t2共同连接到继电器110b的第二数据端p2。晶体管型继电器单元111_1～111_m的多个控制端t3共同耦接至继电器110b的控制端p5以接收第一控制信号sc1_1。晶体管型继电器单元111_1～111_m的多个控制端t4共同耦接至继电器110b的控制端p6以接收第一控制信号sc1_2。
57.在本实施例中，晶体管型继电器单元111_1～111_n是采并联耦接。此外，基于本实施例的配置方式，晶体管型继电器单元111_1～111_n还被控制以进行同步导通或同步断开的切换操作。因此，继电器110b可适用于高电流运用。
58.请参考图3c，相较于图3a的继电器110a，继电器110c的晶体管型继电器单元111_1～111_m的多个控制端t3、t4分别串联耦接于继电器110c的控制端p5、p6之间。具体来说，晶体管型继电器单元111_1的控制端t3连接至继电器110c的控制端p5。晶体管型继电器单元111_1的控制端t4连接至晶体管型继电器单元111_2的控制端t3。晶体管型继电器单元111_2的控制端t4连接至晶体管型继电器单元111_3的控制端t3，依此类推。晶体管型继电器单元111_m的控制端t4连接至继电器110c的控制端p6。
59.请参考图3d，相较于图3b的继电器110b，继电器110d的晶体管型继电器单元111_1～111_n的多个控制端t3、t4分别串联耦接于继电器110d的控制端p5、p6之间。具体来说，晶体管型继电器单元111_1的控制端t3连接至继电器110d的控制端p5。晶体管型继电器单元111_1的控制端t4连接至晶体管型继电器单元111_2的控制端t3。晶体管型继电器单元111_2的控制端t4连接至晶体管型继电器单元111_3的控制端t3，依此类推。晶体管型继电器单元111_n的控制端t4连接至继电器110d的控制端p6。
60.请参考图3e，继电器110e包括晶体管型继电器单元111_1～111_4。晶体管型继电器单元111_1、111_2被群组为第一串联组。晶体管型继电器单元111_3、111_4则被群组为第二串联组。除此之外，第一串联组以及第二串联组还彼此并联耦接。因此，本实施例可适用于高电压运用以及高电流运用。
61.举例来说，晶体管型继电器单元111_1的第一端t1耦接于继电器110e的第一数据端p1。晶体管型继电器单元111_1的第二端t2耦接于晶体管型继电器单元111_2的第一端t1。晶体管型继电器单元111_2的第二端t2耦接于继电器110e的第二数据端p2。晶体管型继电器单元111_1的控制端t3耦接于继电器110e的控制端p5。晶体管型继电器单元111_1的控制端t4耦接于晶体管型继电器单元111_2的控制端t3。晶体管型继电器单元111_2的控制端t4耦接于继电器110e的控制端p6。因此，晶体管型继电器单元111_1、111_2被串联耦接以形成第一串联组。晶体管型继电器单元111_3的第一端t1耦接于继电器110e的第一数据端p1。晶体管型继电器单元111_3的第二端t2耦接于晶体管型继电器单元111_4的第一端t1。晶体管型继电器单元111_4的第二端t2耦接于继电器110e的第二数据端p2。晶体管型继电器单
元111_3的控制端t3耦接于继电器110e的控制端p5。晶体管型继电器单元111_3的控制端t4耦接于晶体管型继电器单元111_4的控制端t3。晶体管型继电器单元111_4的控制端t4耦接于继电器110e的控制端p6。因此，晶体管型继电器单元111_3、111_4被串联耦接以形成第二串联组，并且与第一串联组并联耦接。基于设计上的需求，本实用新型的串联组可以是多个，并不以本实施例为限。在本实施例中，继电器110e包括多个串联组所形成的单一个并联组。在一些实施例中，继电器110e可包括多个上述的并联组。在一些实施例中，继电器110e可包括彼此串联的多个并联组。
62.在一些实施例中，晶体管型继电器单元111_1～111_4的控制端t3、t4也可以采全并联耦接，如图3a、3b所示的控制端t3、t4的耦接方式。在一些实施例中，晶体管型继电器单元111_1～111_4的控制端t3、t4也可以采全串联耦接，如图3c、3d所示的控制端t3、t4的耦接方式。在一些实施例中，晶体管型继电器单元111_1～111_4的一部分的控制端t3、t4可以串联耦接。晶体管型继电器单元111_1～111_4的另一部分的控制端t3、t4可以并联耦接。举例来说，晶体管型继电器单元111_1、111_2的控制端t3、t4采串联耦接。晶体管型继电器单元111_3、111_4的控制端t3、t4采并联耦接。
63.基于上述的实施例，本实用新型可透过多个晶体管型继电器单元的不同配置使继电器装置100符合高电压运用或高电流运用。
64.综上所述，本实用新型继电器装置在被断开时，继电器形成第一寄生电容。开关单元形成第二寄生电容。第一寄生电容与第二寄生电容在被形成时串联耦接。第二寄生电容的电容值小于第一寄生电容的电容值。因此，继电器装置在被断开时所形成的寄生电容会降低。如此一来，继电器装置能够降低信号带宽的非预期变动，并且有效降低信号传输延迟。除此之外，控制器控制开关单元的第二导通时间点早于继电器的第一导通时间点，并且控制开关单元的第二断开时间点晚于继电器的第一断开时间点。如此一来，控制器可防止开关单元因高电压而崩溃，从而提高开关单元的寿命。
65.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。