光耦继电器工作原理参数详解

光耦继电器属于固态继电器，一般电磁继电器靠电流通过线圈使铁芯变成有磁性的磁铁吸合衔铁，从而使相关的触点动作控制负载的通断，而光耦继电器没有触点，其工作原理与光耦有点类似。

基本结构如下图的所示：

其内部的发光二极管是用来向光电元件放射光线的，光电元件接受光线并控制输出场效应管导通或截止。光耦继电器还有另一种可控硅整流管（SCR）输出，它的负载电流比场效应管更大，后者可达到数安培，而前者可达到几十安培。

相对于电磁继电器，光耦继电器由于没有触点引起的磨损，使用寿命是无限的，同时也具有无震动、无切换声音等特性，与电磁继电器一样可控制各种负载（灯泡、发光二极管、加热器、马达等）。

光耦继电器工作原理

用光耦继电器就是固态继电器，用光耦驱动可控硅，控制光耦端给合适的电信号，（各个光耦允许加在控制端的两端的电压不一样，正常是1.2V左右，电流4-20mA），这样，光耦另一端光三极管，得信号导通，驱动可控硅导通。

一般继电器都是机械触点，靠通电流过线圈变成有磁性的磁铁吸合触点，从而控制开光状态。而光耦继电器工作原理类似于光耦（其实看等效电路图是一样的）。

首先要搞清楚继电器的几个专业术语：

Form A=常开触点

Form B=常闭触点

Form C=转换触点

Form E=双稳态开关AT=安培匝数 用于描述磁场灵敏度的参数

NC是常闭触点normal close

NO是常开触点normal open

理解了上面的专业术语也就能看懂DataSheet上名词了。如我的C8051F板子上用到的Panasonic的AQW610。在AQW610的DataSheet上些着这个继电器是“Form A&B”就是，既有常开触点，也有长闭触点。

AQW610的等效电路图

在输出导通的状态下当解除施加到光耦继电器输入端的电池时，输入端的发光二极管将停止发光，由于光电元件不再有光线的照射，光电元件的电压将下降，当从光电元件供给的电压开始下降时，通过控制电路导致场效应管上的电荷快速放电，继而使场效应管不再导通，负载被断开，灯泡不发光。这个过程中所消耗的时间称为复位时间。

在输出截止状态下，当电池通过限流电阻施加到光耦继电器的输入端时，输入端的发光二极管将发光，发出的光照射到对面的光电元件，光电元件根据光的强度将其转换成相应的电压，同时控制电路向场效应管的栅极充电，当栅极的电压达到场效应管的开启电压时，场效应管开始导通，灯泡发光。这个过程中消耗的时间则称为动作时间。

由于前后两级采用光电耦合的方式，因此输入输出间的绝缘电阻Riso非常大，通常最小1000M欧姆。

光耦继电器在正常工作时的输入部分如下图所示：

外加电压V经限流电阻R后施加到发光二极管，二极管正向导通后，即在输入回路产生正向电流IF（Forward current），同时在二极管两端产生正向压降VF（LED dropout voltage），调整限流电阻R即可调节正向电流，其关系为：

正向电流最大值约为几十毫安，实际应用时不应超过数据手册中的最大值，否则发光二极管的寿命将缩短，甚至损坏。

如果我们将外加电压从小到大调节时，逐渐增大的正向电流将使发光二极管从暗变亮，当光线大小刚刚足以使输出导通时的最小电流称为LED触发正向电流或工作电流IFON（LED operate current）；同样，当光耦继电器输出导通时，将外加电压从大到小调节，使输出刚刚关闭时的最大电流称为LED关断电流IFOFF（LED turn off current）

相反地，当输入端的发光二极管施加反向电压VR（LED reverse voltage），二极管处于截止状态，理想状态下回路中的电流为零，但实际二极管反向截止后的电阻是有限的，因此输入回路中还是会有一定的反向泄露电流IR（reverse current）。

实际应用时，反向电压不应超过数据手册规定的最大值，否则将导致二极管反向被击穿

当输入发光二极管的光线足以使输出场效应管导通时，输出回路即产生回路电流，通常称之为连续负载电流IO，而把场效应管导通时的体电阻称为输出电阻RON（On resistance）

当输出场效应管截止时，电池的电压将全部加在场效应管的两端，这时允许的最大电压称为负载电压VOFF，实际应用时不应超过最大值，否则场效应管可能会被击穿。

实际场效应管在截止时呈现的电阻不会是无穷大的，因此也会在输出回路产生一定的泄露电流ILEAK（Off state leakage current）

既然是继电器，不可避免涉及到触点结构，与电磁继电器一样，光耦继电器

继电器的触点结构通常有3种，即

◆ 常开触点（normally open）：Form A或NO（中国代号：H）

◆ 常闭触点（normally closed）：Form B或NC（中国代号：D）

◆ 转换型触点（changeover）：Form C或CO（中国代号：Z），这个触点结构可以理解为单刀双掷开关SPDT（Single-Pole Double-Throw）

相应的符号如下图所示：

实际的继电器可能封装了一个或多个通道，因此相应的触点类型也有很多，比如1a（1开）、1b（1闭）、1c、1a1b（1开1闭）等等，都是由上述3种触点结构组合起来的

从上图可以看出，Form C可以看成是一个Form A与Form B的组合（一个单刀双掷开关总是与一侧相接触，同时与另一侧断开），用光耦继电器来组合则如下图所示：

此时输入电阻R的值，应如由下式决定：

即输入回路包含两个串联的发光二极管的正向压降。