无触点开关作业原理

发表时间: 2023-12-01 05:44:14 作者: 工程案例

  无触点开关在电磁兼容性、可靠性、安全性等方面的优越性是触点开关不能够比较的。无触点开关是用可控硅来操控的,因而它是在PN结内部完结导通和截流的,不会有火花,弥补了触点开关复合时有火花的缺乏,防止因电流过大呈现火花或在高电压电路中击穿空气,形成误动作。无触点开关的耐高压性也很好,如一些大型电机在起动时,因为转子由停止变为滚动的惯性非常大,形成起动电流超大(根本适当短路电流),停机时因为惯性持续作业,会形成非常高的电压,无触点开关便可运用于此。

  三端稳压器是规划者非常了解的常用廉价器材之一,图1是运用三端稳压器规划的开关电路。从操控端参加的信号决议是不是将三端稳压器与地导通,若导公例输出端上电,不然输出端适当于断开。此电路非常简略,也简单调试,且有多种电压的稳压器供选用,适用于直流负载的操控。缺陷是稳压器的管压降使输出电压有所下降,不适合电池供电的设备。选用低压差三端稳压器可有所改善。

  根据光电三极管的无触点开关被称为光电耦合器(photocoupler),其作业原理如图3所示。当输入端加正向电压时发光二极管(LED)点亮,光敏三极管会发生光电流从集电极供应负载;当输入端加反向电压时,LED不发光,使光敏三极管处于截止状况,适当于负载开路。该器材的作业速度比较高,一般在微秒级或许更快。从作业原理看,这类器材首要运用在于直流负载,也可用来传输电流方向不变的脉动信号。该器材的作业速度比较高,一般在微秒级或许更快。

  达林顿管是两个双极性晶体管的复合。达林顿管的最大长处便是完结电流的多级扩大,如图4所示;缺陷是饱满管压降较大。因为两个晶体管共集电极,整个达林顿管的饱满电压等于晶体管Q2的正向偏置电压与晶体管Q1的饱满电压之和,而正向偏置电压比饱满电压高得多,这样整个达林顿管的饱满电压就特别的高,因而达林顿管导通时的功耗较高。

  仙童半导体(fairchild)的达林顿光耦合器选用阻隔达林顿输出装备,将输入光电二极管和初级增益与输出晶体管分隔开来,以完结较传统达林顿光电晶体管光耦合器更低的输出饱满电压(0.1V)和更高的运作速度。该公司推出5种最新产品,选用单及双沟道装备,供给3.3V或5V作业电压的低功耗特性。双沟道HCPL0730和HCPL0731光耦合器供给5V电压操作和SOIC8封装,能完结最佳的装置密度。单沟道FOD070L、FOD270L及双沟道FOD073L器材的作业电压为3.3V,比较传统的5V部件,其功耗进一步削减33%。NEC公司的芯片PS2802.1/4,PS27021,PS25021/2/4,PS25621/2等也归于达林顿光耦合器。

  电路内部包含光生电压单元,当发光二极管点亮时,该单元给场效应管的栅极电容充电,这样就增大栅极与源极间的电压,使MOS场效应管导通,开关闭合。当发光二极管平息时,光生电压单元不再给栅极电容充电,并且内部放电开关主动闭合,强制栅极放电,因而栅源电压敏捷下降,场效应管截止,开关断开。OCMOSFET有两种类型:一种是导通型(maketype),常态下为断开;另一种是断开型(breaktype),常态下为导通。此处所指的是导通型。光耦合MOS场效应管是交直流通用的,作业速度没有光电耦合器快,为毫秒级,它的输出导通特性与输入电流参数无关。OCMOSFET能够以弱控强,以毫安级的输入电流驱动安级的电流。因为场效应管能够双导游通、导通电阻低的特征,它大多数都用在中止沟通信号,如图5所示,因而OCMOSFET又被称为固态继电器(SSR)。

  根据MOS场效应管的无触点开关器材许多,如日本电气公司(NEC)的PS7200系列、ToshibaTLP351系列、松下NaisAQV系列均归于此类。一般低导通电阻型适用于负载电流比较大的场合,例如NECPS710B1A:导通电阻Ron=0.1Ω(最大),负载电流IL=2.5A(最大),导通时刻Ton=5ms。低CR积型的光MOSFET适用于需求切换高速信号的场合,如丈量外表的测验端等。所谓CR积指的是输出级MOSFET的输出电容与接通电阻的乘积,他是点评MOSFET特性的一个参数目标。如NECPS7200H1A:导通电阻Ron=2.2Ω,CR积为9.2pF·Ω,导通时刻Ton=0.5ms,负载电流IL=160mA。

  无触点开关(non一eontaetswiteh)靠改动电路阻抗值的改动,阶跃地改动负荷电流,而完结电路通断的一种开关电器(见低压电器)。无触点开关的首要特征是没有可运动的触头部件,导通和关断时不呈现电弧或火花。无触点开关分为磁扩大器式无触点开关,电子管、离子管式无触点开关,半导体无触点开关。

  磁扩大器式无触点开关是运用磁性材料做成的。其磁扩大器铁芯上绕有沟通绕组和直流绕组,改动直流绕组的直流磁化电流的巨细即可改动铁芯的磁导率,以使沟通绕组的电抗值改动。电路中沟通绕组的电抗值最大时,电路的箱出电流最小;而铁芯饱满后,沟通绕组的电抗值最小,则翰出电流最大。此两种作业状况对应于电路的关断和导通。因为带铁芯的沟通绕组电抗值不可能无穷大,所以电路在高阻状况下尚有必定的输出电流。此种无触点开关体积与分量较大,电流转化的速度慢,已较少选用。

  图所示电路是无触点开关电路,由四只2ACM型磁敏二极管组成桥式检测电路。平常无磁场时,磁敏二极管组成的电桥无信号输出;当磁铁运转到距磁敏二极管必定方位时,在磁铁磁场效果下,磁敏电桥输出信号,该信号加在VT1的基极上,使其导通。因为R1上的压降增高,使晶闸管VT2导通,继电器K作业,其常开触点K一l和K一2闭合,指示灯点亮,操控电路接通。

  如图下图所示,C1、VD、C2、R2、C3和稳压管VS等组成半波整流滤涉及稳压电路,R4、RP、C4组成RC时刻电路,与非门D、晶体管VT和双向晶闸管V等组成无触点开关电路。当按钮开关SB断开时,电源经R4、RP给C4充电,a点呈高电位。与非门D输出低电位,晶体管VT截止。此刻,晶闸管关断,负载不得电。

  当按下按钮SB时,电容C4敏捷经R3放电,a点呈低电位,与排门D翻转,输出高电位,晶体管VT导通,一起触发双向晶闸管V导通,负载得电作业。松开按钮SB,延时开端。电源重新经R4、RP给C4充电,a点电位逐渐上升,当到达与非门D的开门电平常,D翻转,VT截止,V关断,负载断电,延时完毕。