不同类型无触点开关的性能比较

　　2.4　基于MOS或IGBT的无触点开关

　　基于MOS场效应管的无触点开关由于耦合方式不同有很多类，例如采用光电耦合方式的称为光耦合MOS场效应管(OCMOS FET)，原理如图5所示，虚线框内为OCMOS FET的内部原理图。

　　电路内部包括光生电压单元，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。当发光二极管熄灭时，光生电压单元不再给栅极电容充电，而且内部放电开关自动闭合，强制栅极放电，因此栅源电 压迅速下降，场效应管截止，开关断开。OCMOS FET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。本文所指的是导通型。光耦合 MOS场效应管是交直流通用的，工作速度没有光电耦合器快，为毫秒级，他的输出导通特性与输入电流参数无关。OCMOS FET 可以以弱控强，以毫安级的输入电流驱动安级的电流。由于场效应管可以双向导通、导通电阻低的特征，他主要用于中断交流信号，如图5所示，因此OCMOS FET又被称为固态继电器(SSR)[2]。

　　基于MOS场效应管的无触点开关器件很多，例如日本电气公司(NEC)的 PS7200系列、Toshi ba TLP351系列、松下Nais AQV系列。通常低导通电阻型适用于负载电流较大的场合，例如N EC PS710B1A：导通电阻Ron = 0.1Ω(最大)，负载电流IL=2.5 A(最大)，导通时间Ton=5 ms。低CR积型的光MOS FET适用于需要切换高速信号的场合，如测量仪表的测试端等。所谓CR积指的是输出级MOS FET的输出电容与接通电阻的乘积，他是评价MOS FET特性的一个参数指标。如NECPS7200H1A：导通电阻Ron=2.2 Ω，CR积为9.2 pF·Ω，导通时间Ton=0.5 ms，负载电流IL =160 mA。绝缘栅双极晶体管IGBT[3]的结构如图6所示。

　　这种结构使IGBT既有MOS FET可以获得较大直流电流的优点，又具有双极型晶体管较大电流处理能力、高阻塞电压的优点。这种器件可以连接在开关电路中，就像NPN型的双极型晶体管，两者显著的区别在于IGBT不需要门极电流来维持导通。基于IGBT的无触点开关，例如Agillent HCPL3140/HCPL0314系列。

　　各种无触点开关的比较

　　为了方便设计者选用合适的电路，表1给出了不同类型无触点开关的参考芯片，并比较了各 芯片的开关特性。