无触点开关KCS1A0.4-40，动态投切开关

无触点开关优点

无触点开关在电磁兼容性、可靠性、安全性等方面的优越性是触点开关无法比拟的。无触点开关是用可控硅来控制的，因此它是在pn结内部完成导通和截流的，不会有火花，弥补了触点开关复合时有火花的不足，避免因电流过大出现火花或在高电压电路中击穿空气，造成误动作。无触点开关的耐高压性也很好，如一些大型电机在起动时，由于转子由静止变为转动的惯性非常大，造成起动电流超大(基本相当短路电流)，停机时由于惯性继续运转，会造成非常高的电压，无触点开关便可应用于此。

无触点开关常见类型

1.以三端稳压器实现的无触点开关

三端稳压器是设计者十分熟悉的常用廉价器件之一，图1是利用三端稳压器设计的开关电路。从控制端加入的信号决定是否将三端稳压器与地导通，若导通则输出端上电，否则输出端相当于断开。此电路十分简单，也容易调试，且有多种电压的稳压器供选用，适用于直流负载的控制。缺点是稳压器的管压降使输出电压有所降低，不适合电池供电的设备。选用低压差三端稳压器可有所改善。

2.基于可控硅器件的无触点开关

目前有很多这类的器件供选择，如意法半导体公司（st）的acs系列产品。该产品可以直接用来控制风扇、洗衣机、电机泵等设备，隔离电压可达到500v-1000v以上。图2是其典型应用电路。此类器件价格低廉，但只能用于交流负载的开关控制。

3.基于光耦三极管和达林顿管的无触点开关

　基于光电三极管的无触点开关被称为光电耦合器（photocoupler），其工作原理如图3所示。当输入端加正向电压时发光二极管（led）点亮，光敏三极管会产生光电流从集电极供给负载；当输入端加反向电压时，led不发光，使光敏三极管处于截止状态，相当于负载开路。该器件的工作速度比较高，一般在微秒级或者更快。从工作原理看，这类器件主要应用于直流负载，也可用来传输电流方向不变的脉动信号。该器件的工作速度比较高，一般在微秒级或者更快。

达林顿管是两个双极性晶体管的复合。达林顿管的大优点就是实现电流的多级放大，如图4所示；缺点是饱和管压降较大。由于两个晶体管共集电极，整个达林顿管的饱和电压等于晶体管q2的正向偏置电压与晶体管q1的饱和电压之和，而正向偏置电压比饱和电压高得多，这样整个达林顿管的饱和电压就特别的高，因此达林顿管导通时的功耗较高。

　　仙童半导体（fairchild）的达林顿光耦合器采用隔离达林顿输出配置，将输入光电二极管和初级增益与输出晶体管分隔开来，以实现较传统达林顿光电晶体管光耦合器更低的输出饱和电压 (0.1 v)和更高的运作速度。该公司推出5种新产品，采用单及双沟道配置，提供3.3v或5v工作电压的低功耗特性。双沟道hcpl0730和hcpl0731光耦合器提供5 v电压操作和soic8封装，能实现的安装密度。单沟道fod070l、fod270l及双沟道fod073l器件的工作电压为3.3v，比较传统的5v部件，其功耗进一步减少33%。nec公司的芯片ps2802.1/4，ps27021，ps25021/2/4，ps25621/2等也属于达林顿光耦合器。

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（ocmosfet），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。ocmosfet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。此处所指的是导通型。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，它的输出导通特性与输入电流参数无关。ocmosfet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，它主要用于中断交流信号，如图5所示，因此ocmosfet又被称为固态继电器（ssr）。

　　基于mos场效应管的无触点开关器件很多，如日本电气公司（nec）的ps7200系列、toshi ba tlp351系列、松下naisaqv系列均属于此类。通常低导通电阻型适用于负载电流较大的场合，例如nec ps710b1a：导通电阻ron =0.1ω(大)，负载电流il=2.5 a（大），导通时间ton=5 ms。低cr积型的光mosfet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mosfet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=2.2ω，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的结构如图6所示。这种结构使igbt既有mosfet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不需要通过门极电流来维持导通。