無觸點開關(guān)在控制中的應(yīng)用

　　1前言

　　單片機和嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛，機械式繼電器依然是最常用的開關(guān)量執(zhí)行控制手段。隨著控制系統(tǒng)對控制質(zhì)量提出了更高的要求，機械繼電器在控制速度、電磁兼容性、隔離 性能、壽命等方面往往不能滿足要求。另一方面，隨著集成電路集成度的提高，電源電壓小 于3 V的器件已很常見，尤其采用電池供電的很多便攜式設(shè)備，要求低電壓、低功耗的器件。此時，機械繼電器已經(jīng)很難滿足要求�！　�傳統(tǒng)的集成模擬開關(guān)電路如ADG211系列等由于其接觸電阻在幾十Ω至數(shù)百Ω范圍，不能滿足功率器件的開關(guān)控制要求。由于半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，目前已經(jīng)有諸多無觸點開關(guān)可供設(shè)計者選用。無觸點開關(guān)在電磁兼容性、可靠性、安全性等方面的優(yōu)越性是機械式繼電器無法比擬的。本文介紹幾種新型的無觸點開關(guān)。由于應(yīng)用領(lǐng)域的多樣性，對不同的應(yīng)用場合，會有不同的要求。如控制對象有直流交流之分；控制對象的負載電流、接觸電阻的要求可能有若干數(shù)量級的差別；對象的工作電壓可能從幾V到380 V甚至更高。新型器件提供了滿足各種性能要求的應(yīng)用，讀者可以直接選用適當?shù)钠骷�，也可以用簡單的電路實現(xiàn)無觸點的開關(guān)控制。

　　2常用無觸點開關(guān)

　　2.1三端穩(wěn)壓器實現(xiàn)的無觸點開關(guān)　　三端穩(wěn)壓器是設(shè)計者十分熟悉的常用廉價器件。圖1是利用三端穩(wěn)壓器設(shè)計的開關(guān)電路。從控制端加入的信號決定是否將三端穩(wěn)壓器與地導(dǎo)通。若導(dǎo)通則輸出端上電，否則輸出端相當于斷開。此電路十分簡單，也容易調(diào)試，且有多種電壓的穩(wěn)壓器供選用，適用于直流負載的控制。缺點是穩(wěn)壓器的管壓降使輸出電壓有所降低，不適合電池供電的設(shè)備。選用低壓差三端穩(wěn)壓器會有所改善。

　　2.2 基于可控硅器件的無觸點開關(guān)

　　目前有很多這類的器件供選擇，如意法半導(dǎo)體公司（ST）的ACS系列產(chǎn)品。該產(chǎn)品可以直接用來控制風扇、洗衣機、電機泵等設(shè)備，隔離電壓可達到500 V~千V以上。圖2是其典型應(yīng)用電路。此類器件價格低廉，但是只能用于交流負載的開關(guān)控制。

　　2.3基于光耦三極管和達林頓管用作無觸點開關(guān)

　　基于光電三極管的無觸點開關(guān)被稱為光電耦合器（photocoupler）［1］。如Sharp PC817系列、NEC PS2500系列、安捷倫的HCPL260L/060L等。其工作原理如圖3所示。當輸入端加正向電壓時發(fā)光二極管（LED）點亮，光敏三極管會產(chǎn)生光電流從集電極供給負載；當輸入端加反向電壓時，LED不發(fā)光，使光敏三極管處于截止狀態(tài)，相當于負載開路。從工作原理看，這類器件主要應(yīng)用于直流負載，也可用來傳輸電流方向不變的脈動信號。該器件的工作速度比較高，一般在微秒級或者更快。