簡介
固態繼電器由于其更高的可靠性、更快的開關時間、沒有開關彈跳和更小的尺寸而取代了機械繼電器。然而，一些設計者不愿從機械繼電器轉換到其固態等效器，因為一些固態繼電器具有較高的相對接通電阻和成本更高。解決這兩個問題的另一種替代方案是使用光伏驅動器和離散的mosfet的組合來形成一個固態繼電器。

有了光伏驅動器，設計者可以從廣泛的汽車級MOSFETs組合中進行選擇，來構建滿足所需的電壓和電流額定值的光隔離固態繼電器。鑒于當今市場上MOSFETs的競爭性價格，使用一個光伏驅動器結合一個或兩個離散的MOSFETs來形成一個固態繼電器是替代機械繼電器的一個很好的選擇。

當與兩個背靠背的mosfet結合時，該組合形成了一個雙向開關。圖1所示的配置由兩個增強模式n通道MOSFET組成，形成一個1形式的a（單極，單擲，通常OFF）繼電器。配置如圖2所示，由兩個耗盡模式的n通道MOSFETs組成，形成一個1-形式的B（單極，單投，通常為ON）繼電器。

光伏驅動器的基礎建設

光伏驅動器的輸入側是一個發光二極管（LED），并使用TTL或緩沖的CMOS邏輯進行驅動。需要一個限流電阻來限制通過LED的電流。建議的輸入電流為10mA至20mA。光伏驅動器的探測器側由串聯連接的光電二極管組成。

當電流被驅動到輸入側的LED時，來自LED的光會產生通向為mosfet的柵極充電的光電二極管串的光電流。由此產生的光電壓與開關和保持電源設備打開所需的光電二極管的數量成正比。

開路電壓

ACPL-K30T驅動器由一串12個光電二極管組成，產生一個典型的開路電壓（VOC）為7V。這足以驅動大多數邏輯門級MOSFETs，其閾值電壓（VTH）為4V或更小。VOC的典型溫度系數為-24mV/°C。設計人員應該考慮最壞情況下的角條件，這是在高溫下，因為MOSFET的溫度漂移職業是比第v.見圖4。在125°C，最小職業ACPLK30T驅動程序仍然高于最大值VGS(TH)mosfet的BSP300、BSS127和BSP125。這意味著ACPL-K30T驅動程序可以在-40°C到+125°C的溫度范圍下工作。

對于高壓mosfet，這需要更高的第v，兩個ACPL-K30T驅動程序可以串聯連接，使其增加兩倍職業.見圖5。當兩個ACPL-K30T驅動器串聯連接時，兩個繼電器的輸入LED也必須串聯起來，以使兩個部分具有相同的LED驅動電流，并更好地匹配ISC.另一個設計考慮因素是確保繼電器開關并保持其接通狀態。光伏驅動器的短路電流（ISC）必須克服MOSFET柵極漏電流免疫金銀染色法).請注意，具有齊納二極管柵極保護的mosfet往往有更高的保護免疫金銀染色法.

關閉繼電器并保持關閉狀態

當LED驅動電流關閉時，探測器中的光伏堆棧會坍塌，MOSFET柵極會放電。對于ACPL-K30T驅動器，一個內部關閉電路有助于在此放電中實現快速關閉時間（TOFF）。

某些事件可能會導致繼電器無意中打開。一個例子是，當一個快速的瞬態電流峰值穿過MOSFET的排水管時，通過寄生電容給MOSFET門充電。對于ACPLK30T驅動器，內部電路將光伏驅動器的輸出夾緊在最小MOSFET閾值以下，第v.這將使ACPL-K30T驅動程序處于關閉狀態，并防止設備無意中打開。圖6顯示了當LED關閉時，ACPL-K30T輸出的I-V曲線。

繼電器可能被意外打開的另一個原因是，當LED驅動器的泄漏電流，通過輸入的LED，產生低Isc。這最終會導致輸出的mosfet被打開。

為了防止這種情況發生，在電路中添加一個簡單的分流電阻，與ACPL-K30T驅動器的LED并行。這將改變輸入閾值電流，并將需要一個較高的電阻值，以最小化的影響ISC.

切換

接通時間（TON），由短路電流（ISC）和MOSFET的柵極電荷決定。通過增加LED驅動電流（IF）來提高ISC是生產的，并將使繼電器打開得更快。大的mosfet（具有較高的擊穿電壓，較低的電阻，或兩者都有）往往有較高的柵極電荷。最壞的情況下噸將處于低LED驅動電流(lF)和在高溫條件下（見圖7）。

ACPL-K30T的關閉時間（TOFF）是一個因子如果、溫度和負載電容。有錢人在低LED驅動電流下的最壞角，如果，和低溫，如圖9所示。有錢人與高達10uF的負載電容無關(圖8）。有錢人當負載電容為100nF或更高時會增加。

結論

將ACPL-K30T光伏驅動器與mosfet結合起來，形成一個固態繼電器，是取代傳統機械開關的一個很好的替代方案。固態繼電器除了具有更高的可靠性、更好的性能和更小的尺寸外，還消除了機械開關的開關彈跳和高壓電弧問題。使用ACPL-K30T光伏驅動器，設計者現在可以靈活地從基于額定電壓、額定電流和ON電阻的MOSFET中選擇，以形成固態繼電器。一些推薦用于汽車應用的mosfet有：BSS127（600V）和BSP300（800V）。許多AECQ101MOSFETs的額定功率為TJ=175°C，因此與ACPL-K30Tdriver一起，隔離固態繼電器可以很容易地配置用于汽車應用。

審核編輯 黃昊宇