EVERLIGHT 光繼電器基本原理介紹

1.光繼電器簡介 

光繼電器是固態繼電器(Solid State Relay, SSR)的一種,輸入端利用IR(infrared) LED(light-emitting diode)控制接收端MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)的 開啟和關閉,因此沒有觸點的磨損,也沒有開、關時的聲音、體積小,使用壽命長和切換速度會 比傳統機械式繼電器快,並且可解決輸入/輸出端之間的干擾和絕緣問題。

2.Form-A(常開)工作原理

當開啟時: 

當關閉時: 

 
3.主要參數說明

在使用光繼電器之前,先了解幾項比較重要參數。 

 
4.如何控制光繼電器

IF(on)是控制輸出端開啟的主要參數,規格書所標示 Max.值表示 IR LED 開啟輸出端所需的最小電流(IF),如表格1所示。 

 
                          表格 1 LED turn on Current 

圖1是 SSR 內部架構,Driver circuit 用來提供 MOSFET Gate 所需的電壓,Driver circuit 則 由 Photodiode array 提供電源,IR LED 則需達到一定的光強度,才能產生足夠的電壓給 Driver  circuit,進而使 MOSFET 導通,由於每顆 IR LED 有強度上的差異,因此建議IF設計在規格書的 max.值以上,以 EL4XXA 系列來說,IF應設計在 5mA 以上。 


                   圖1 SSR 內部架構 

 考量到  IR LED 會隨著使用時間增加而逐漸光衰,因此輸入端的工作電流(IF),建議設計在 IF(on) ∗ (1.25~1.5),以避免IF降低後造成失效。如圖2所示,假設  IR LED 的  VF=1.2V,


得IF  = (5−1.2−0.4) /(510) =6.67mA

 圖2 SSR 應用電路

5.開關時間

從輸入控制訊號開始到輸出轉態所需的時間,稱為開關時間(Ton/Toff)。如圖3所示,當輸入 端開啟後,一直到輸出端轉態至 90%準位所需的時間,稱作Ton(Turn on);當輸入端關閉後,一 直到輸出端轉態至 10%準位所需的時間,稱作Toff(Turn off)。 

                                             

 

                                                                             圖3 開關時間 

光繼電器(Optocoupler)應用問題:

Q/A 1 請問光繼電器零件組成?
其主要組成部分是光電二極管和三端元件,光電二極管通過光照射產生光電效應,產生電信號,而三端元件則是用來放大和切換電信號。

Q/A 2 如何應用光繼電器進行隔離控制?
光繼電器可以用來隔離控制高壓、高電流的電器設備,從而保護低壓、低電流的控制電路。例如,在交流電路中,可以使用光繼電器將高壓的交流電源隔離開來,實現控制電路的安全控制。

Q/A 3 光繼電器在PLC控制系統中的應用?
在PLC控制系統中,光繼電器可以用來隔離輸入端和輸出端,保護PLC主機不受外界的雜訊和干擾。此外,光繼電器還可以用來控制高壓、高電流的輸出設備,從而實現PLC系統的遠程控制。

Q/A 4 光繼電器在電源開關機控制中的應用?
在電源開關機控制中,光繼電器可以用來控制開關機電路,從而實現開關機的遠程控制。例如,可以使用光繼電器控制開關機電路,實現電源的自動開關。

Q/A 5 光繼電器在照明控制系統中的應用?
可在照明控制系統應用。

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