无触点开关工作原理_无触点开关电路图
什么是无触点开关
无触点开关，是一种由微控制器和电力电子器件组成的新型开关器件，依靠改变电路阻抗值，阶跃地改变负荷电流，从而完成电路的通断。无触点开关的主要特点是没有可运动的触头部件，导通和关断时不出现电弧或火花，动作迅速，寿命长，可靠性高，适合防火、防爆、防潮等特殊环境使用。
无触点开关的优点 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。达林顿管的最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（0.1v）和更高的运作速度。该公司推出5种最新产品，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5v电压操作和soic8封装，能实现最佳的安装密度。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ocmosfet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、toshibatlp351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necps710b1a：导通电阻ron=0.1ω（最大），负载电流il=2.5a（最大），导通时间ton=5ms。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mosfet特性的一个参数指标。如necps7200h1a：导通电阻ron=2.2ω，cr积为9.2pf·ω，导通时间ton=0.5ms，负载电流il=160ma。
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。
霍尔式无触点开关的工作原理 无触点开关（non一eontaetswiteh）靠改变电路阻抗值的变化，阶跃地改变负荷电流，而完成电路通断的一种开关电器（见低压电器）。无触点开关的主要特点是没有可运动的触头部件，导通和关断时不出现电弧或火花。无触点开关分为磁放大器式无触点开关，电子管、离子管式无触点开关，半导体无触点开关。
磁放大器式无触点开关是利用磁性材料做成的。其磁放大器铁芯上绕有交流绕组和直流绕组，改变直流绕组的直流磁化电流的大小即可改变铁芯的磁导率，以使交流绕组的电抗值变化。电路中交流绕组的电抗值最大时，电路的箱出电流最小;而铁芯饱和后，交流绕组的电抗值最小，则翰出电流最大。此两种工作状态对应于电路的关断和导通。由于带铁芯的交流绕组电抗值不可能无穷大，所以电路在高阻状态下尚有一定的输出电流。此种无触点开关体积与重量较大，电流转换的速度慢，已较少采用。
无触点开关电路图 电路图一：
图所示电路是无触点开关电路，由四只2acm型磁敏二极管组成桥式检测电路。平时无磁场时，磁敏二极管组成的电桥无信号输出;当磁铁运行到距磁敏二极管一定位置时，在磁铁磁场作用下，磁敏电桥输出信号，该信号加在vt1的基极上，使其导通。由于r1上的压降增高，使晶闸管vt2导通，继电器k工作，其常开触点k一l和k一2闭合，指示灯点亮，控制电路接通。
电路图二： 如图下图所示，c1、vd、c2、r2、c3和稳压管vs等组成半波整流滤波及稳压电路，r4、rp、c4组成rc时间电路，与非门d、晶体管vt和双向晶闸管v等组成无触点开关电路。当按钮开关sb断开时，电源经r4、rp给c4充电，a点呈高电位。与非门d输出低电位，晶体管vt截止。此时，晶闸管关断，负载不得电。
当按下按钮sb时，电容c4迅速经r3放电，a点呈低电位，与排门d翻转，输出高电位，晶体管vt导通，同时触发双向晶闸管v导通，负载得电工作。松开按钮sb，延时开始。电源重新经r4、rp给c4充电，a点电位逐步上升，当达到与非门d的开门电平时，d翻转，vt截止，v关断，负载断电，延时结束。
调节rp电阻值，可让延时时间在5s~50min范围变化。v应根据电源电压和负载容量选择。d可选用c036两输入端四与非门，其中之一即可，vs的稳压值在6~9v之间。
该电路可实现交流负载在通电一定时间后自行关断，适用于暗室曝光等设备。
电路图三：
二维码智能门禁系统已经成为了无人值守场合的标配
深圳LED显示屏生产厂家有哪些
关于新型的汽车尾气自动检测仪的应用介绍
苹果有望采用TOF技术 未来将带动全球智能手机3D感测市场加速发展
适用于低功耗工业以太网应用的ADI ADIN2111双端口以太网交换机
无触点开关工作原理_无触点开关电路图
ATA-7020高压放大器在约瑟夫森效应研究中的应用
维信诺将剥离PMOLED资产，专注发展AMOLED业务
艾迈斯欧司朗与Energous携手开发无线供电多光谱传感解决方案
图像处理硬件加速引擎是什么 如何提高CPU芯片性能
OpenCV在低对比度缺陷检测中的应用实例
不断冒险造就百度，纵观百度的发展历程
直线马达3D打印技术被用于制作全自动咽拭子机器人
国家电网公司将全力推进2020重大攻关计划
华为否认A股传闻之后任正非卸任副董事女儿接替
2018年内存降价成趋势
阿里云盘与Teambition网盘的区别
大唐电信：智创未来 万物随芯
MLCC国产替代进程或加速?
美国政府目前正努力说服盟友不要在5G建设中使用华为的产品
无触点开关的优点 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。达林顿管的最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（0.1v）和更高的运作速度。该公司推出5种最新产品，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5v电压操作和soic8封装，能实现最佳的安装密度。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ocmosfet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、toshibatlp351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necps710b1a：导通电阻ron=0.1ω（最大），负载电流il=2.5a（最大），导通时间ton=5ms。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mosfet特性的一个参数指标。如necps7200h1a：导通电阻ron=2.2ω，cr积为9.2pf·ω，导通时间ton=0.5ms，负载电流il=160ma。
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。
霍尔式无触点开关的工作原理 无触点开关（non一eontaetswiteh）靠改变电路阻抗值的变化，阶跃地改变负荷电流，而完成电路通断的一种开关电器（见低压电器）。无触点开关的主要特点是没有可运动的触头部件，导通和关断时不出现电弧或火花。无触点开关分为磁放大器式无触点开关，电子管、离子管式无触点开关，半导体无触点开关。
磁放大器式无触点开关是利用磁性材料做成的。其磁放大器铁芯上绕有交流绕组和直流绕组，改变直流绕组的直流磁化电流的大小即可改变铁芯的磁导率，以使交流绕组的电抗值变化。电路中交流绕组的电抗值最大时，电路的箱出电流最小;而铁芯饱和后，交流绕组的电抗值最小，则翰出电流最大。此两种工作状态对应于电路的关断和导通。由于带铁芯的交流绕组电抗值不可能无穷大，所以电路在高阻状态下尚有一定的输出电流。此种无触点开关体积与重量较大，电流转换的速度慢，已较少采用。
无触点开关电路图 电路图一：
图所示电路是无触点开关电路，由四只2acm型磁敏二极管组成桥式检测电路。平时无磁场时，磁敏二极管组成的电桥无信号输出;当磁铁运行到距磁敏二极管一定位置时，在磁铁磁场作用下，磁敏电桥输出信号，该信号加在vt1的基极上，使其导通。由于r1上的压降增高，使晶闸管vt2导通，继电器k工作，其常开触点k一l和k一2闭合，指示灯点亮，控制电路接通。
电路图二： 如图下图所示，c1、vd、c2、r2、c3和稳压管vs等组成半波整流滤波及稳压电路，r4、rp、c4组成rc时间电路，与非门d、晶体管vt和双向晶闸管v等组成无触点开关电路。当按钮开关sb断开时，电源经r4、rp给c4充电，a点呈高电位。与非门d输出低电位，晶体管vt截止。此时，晶闸管关断，负载不得电。
当按下按钮sb时，电容c4迅速经r3放电，a点呈低电位，与排门d翻转，输出高电位，晶体管vt导通，同时触发双向晶闸管v导通，负载得电工作。松开按钮sb，延时开始。电源重新经r4、rp给c4充电，a点电位逐步上升，当达到与非门d的开门电平时，d翻转，vt截止，v关断，负载断电，延时结束。
调节rp电阻值，可让延时时间在5s~50min范围变化。v应根据电源电压和负载容量选择。d可选用c036两输入端四与非门，其中之一即可，vs的稳压值在6~9v之间。
该电路可实现交流负载在通电一定时间后自行关断，适用于暗室曝光等设备。
电路图三：
二维码智能门禁系统已经成为了无人值守场合的标配
深圳LED显示屏生产厂家有哪些
关于新型的汽车尾气自动检测仪的应用介绍
苹果有望采用TOF技术 未来将带动全球智能手机3D感测市场加速发展
适用于低功耗工业以太网应用的ADI ADIN2111双端口以太网交换机
无触点开关工作原理_无触点开关电路图
ATA-7020高压放大器在约瑟夫森效应研究中的应用
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