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TOSHIBA 东芝半导体

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知识课堂:东芝光继电器

2018-11-02
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我们生活、工作中有很多自动化的设备。比如:空调室外机压缩机启动、洗衣机控制电机正反转、电风扇控制快慢、摩托控制电机、风机启动等,而这些都需要继电器来帮助完成。


继电器能感应的信号很多,根据感应信号不同继电器又分为这几种:电磁继电器、固体继电器、温度继电器、舌簧继电器、时间继电器、高频继电器、极化继电器、光继电器等。



什么是光继电器


继电器是指电动操作开关,大致可分为接触式(机械)和非接触式(半导体)。光继电器是指由MOSFET光耦合LED制成的半导体继电器,主要用作信号继电器的替代品。光继电器不含有动触点,所以相比机械式继电器而言具有更长久的可靠性。


光继电器的结构



光继电器的工作原理


光继电器是光耦合器的一种,由一个MOSFET耦合的LED组成。



光继电器有哪些优势


与机械式继电器相比,光继电器具有许多优点:


1.安装面积小型化  



用光继电器替代可极大地促进设备的小型化设计。 



2.高可靠性(长寿命)


光继电器通过光敏二极管阵列接收LED光线,将其转换成MOSFET驱动电压来工作。这种继电器由于没有机械触点,因此没有机械式继电器磨损造成的劣化(触点数量没有限制,并且免维护)。


3.小输入电流/低电压驱动  



由于输入侧所用LED是由电流驱动的,并且输出端导通所需输入电流(触发LED电流,IFT)只有3到5mA(最大值),因此使用一节小电池甚至就可以驱动光继电器。


在设计IF规格时需要考虑LED的使用寿命。


4.优异的开关特性(高速、低噪声) 



由于光继电器在输入侧采用了LED,在输出侧采用了MOSFET,因此不存在由反电动势或回跳引起的噪声。它也不会产生类似机械式继电器的接触声。


机械继式电器通常需要几毫秒的时间进行信号继电器开关,而且需要考虑触点回跳时间。


东芝的光继电器开关时间典型值低于1ms,高速光继电器的开关时间典型值低至0.01ms。无回跳时间!


5.热开关支持 



机械式继电器使用在热开关情况时寿命较短。只要保持不超过最大额定值,光继电器可以使用在热开关或冷开关情况。


机械式继电器的情况下,由于热开关施加电压,电流在触点闭合瞬间流动,触点容易磨损。此外,当开关断开时,电流中断会产生电弧,因此寿命缩短。



东芝光继电器有哪些


光继电器可广泛应用于半导体测试系统、安全系统等的接触开关。东芝为半导体测试系统中的超小型VSON/S-VSON封装提供低RON、低COFF光继电器,以及各种高电流和高断态电压封装的通用光继电器。


业内小型封装


东芝提供各种采用小型封装的VSON系列产品。当今业内可用的小型封装解决方案是S-VSON4产品系列,它的封装面积是2.00mm×1.45mm,工作温度高达110℃。如果您的电路板空间有限,但需要安装大量的光继电器,则这些S-VSON/VSON系列将为您提供较为理想的解决方案。利用东芝独特的封装技术“COC(片上芯片)”即可实现。


使用寿命长、体积小、免维护


使用机械式继电器往往会出现许多磨损的情况,但是使用光继电器,东芝就可以解决这一问题。光继电器属于免维护解决方案,不存在机械接触和磨损,提供更长使用寿命和更高可靠性。不需要维修和更换就意味着不需要额外的维修费用,因此可以节省总体成本。


业内较早的5A电流控制


东芝提供各种光继电器,例如适用于ATE(自动测试设备)应用的小型光继电器VSON4系列,如果您的应用中需要使用大量的电流,东芝也可以通过大容量(电流)光继电器解决大电流应用问题,即采用东芝新一代的MOSFET芯片。目前大电流的产品是TLP3547(5A@60V)以及TLP3543A(5A@30V)。东芝也提供各种低输入电流类型(TLP176AM,TLP172GM)和高击穿电压(BVs)-5kV系列项目TLP240/TLP241系列。



光继电器作为很多电子产品中的关键零部件,也是电子产品向数字化、自动化、超小型化方向发展所必需的。适用于“物联网”的光继电器由于其高灵敏性、高可靠性而成为优选产品,将会是下一代继电器发展的重要方向。


下一期我们将为大家讲解东芝光继电器在实际设计电路过程中考虑的因素。


点击“阅读原文”,查看更多东芝光继电器产品信息。




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