[發明專利]一種高速光電繼電器

無效

• 申請號: 201310176323.1
• 申請日: 2013-05-14
• 公開（公告）號: CN103312310A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 喬明;李燕妃;陳濤;許琬;蔡林希;張波
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H03K17/78
• 分類號: H03K17/78;H03K17/567
• 代理公司: 成都宏順專利代理事務所(普通合伙) 51227
• 代理人: 李順德;王睿

技術領域

本發明屬于電子技術領域，涉及光電繼電器。

背景技術

光電繼電器是一種電子控制器件，用光電隔離器件實現控制端與負載端隔離。光電繼電器的工作原理是通過光伏二極管陣列PDA（Photo?Diode?Array）將發光二極管LED(Light?Emitting?Diode)的光信號轉化成電信號，通過控制電路來控制輸出級功率MOSFET（Metal?Oxide?Semiconductor?Field?Effect?Transistor）的導通與關斷，實現對負載的驅動。光電繼電器的輸出電路通常由功率MOSFET器件構成，通過MOSFET器件的開啟和關斷對負載進行驅動。但是為使得繼電器復位，功率MOSFET的柵電極需要盡快泄放電荷。

為了使繼電器快速復位，業界研制出多種內置控制電路，使得負載的柵極能夠快速泄放電荷，達到快速放電目的。圖1所示為三種現有的光電繼電器的電路圖，內置光電控制電路12中的放電單元分別為（a）限流電阻31，（b）常開型晶體管8；（c）第一NPN三極管41。目前的內置光電控制電路多采用柵極和源極之間連接限流電阻、晶體管或者限流電阻與晶體管的結合，這些電路的成功研制，使得繼電器能夠快速的復位，但是仍然存在一些缺陷，如開啟時間長、抗外來干擾能力弱和放電速度慢等。

發明內容

針對現有內置光電控制電路的光電繼電器由于放電速度慢導致繼電器關斷速度較慢的技術問題，本發明提供一種高速光電繼電器。本發明提供的高速光電繼電器采用雙級或多級三極管級聯構成達林頓管作為控制電路中的放電通道，級聯后放大倍數增大，電路放電能力增強，在光伏輸出消失后通過高速放電通道，使得功率MOSFET關斷速度大大提高，從而達到快速關斷繼電器的目的。

本發明技術方案如下：

一種高速光電繼電器，如圖2所示，包括輸入端電路11、控制電路12和輸出端電路13。

所述輸入端電路11由一個發光二極管LED21構成，用于產生光控制信號。

所述控制電路12由光伏二極管陣列PDA22、限流電阻32、第一二極管23、第二二極管24、第二NPN三極管42、第一PNP三極管61、第一光電三極管71和第二光電三極管72構成，用于為輸出端電路13提供充放電通道；所述PDA陣列22用于接收發光二極管LED21所產生的光信號并將其轉化成電信號；所述第二NPN三極管42和第一PNP三極管61構成達林頓管9，其中：第二NPN三極管42的基極作為達林頓管的基極，第二NPN三極管42的集電極與第一PNP三極管61的基極相連、并通過第一光電三極管71連接到光伏二極管陣列PDA22的陽極，所述第一PNP三極管61的發射極作為達林頓管9的集電極、并與光伏二極管陣列PDA22的陽極相連，第二NPN三極管42的發射極與第一PNP三極管61的集電極相連作為達林頓管9的發射極、并作為控制電路12的第二輸出端口6；所述第一二極管23和第二二極管24反向并聯后一端與光伏二極管陣列PDA22的陽極相連，另一端作為控制電路12的第一輸出端5；所述達林頓管9的基極通過限流電阻32連接到光伏二極管陣列PDA22的陰極；第二光電三極管72的發射極接光伏二極管陣列PDA22的陰極，第二光電三極管72的集電極接控制電路的第二輸出端6；

所述輸出端電路13包括一個NMOSFET器件51，NMOSFET器件51的柵極接控制電路12的第一輸出端5，NMOSFET器件51的源極接控制電路12的第二輸出端6；NMOSFET器件51的漏極作為光電繼電器一個輸出端3，NMOSFET器件51的源極作為光電繼電器另一輸出端4。

進一步地，所述輸出端電路13還可包括一個PMOSFET器件52，其中NMOSFET器件51和PMOSFET器件52的柵極共接控制電路12的第一輸出端5，NMOSFET器件51的源極和PMOSFET器件52的漏極相連并接控制電路中的第二輸出端6，NMOSFET器件51的漏極作為光電繼電器一個輸出端3，PMOSFET器件52的源極作為光電繼電器另一輸出端4。

本發明的工作原理可以描述如下：

所述高速光電繼電器電路工作過程中，輸出端的功率MOSFET器件等效為一個柵電容10，其工作原理包括充電和放電過程，如圖3所示。