[发明专利]一种高速光电继电器

说明书

技术领域

本发明属于电子技术领域，涉及光电继电器。

背景技术

光电继电器是一种电子控制器件，用光电隔离器件实现控制端与负载端隔离。光电继电器的工作原理是通过光伏二极管阵列PDA（Photo Diode Array）将发光二极管LED(Light Emitting Diode)的光信号转化成电信号，通过控制电路来控制输出级功率MOSFET（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）的导通与关断，实现对负载的驱动。光电继电器的输出电路通常由功率MOSFET器件构成，通过MOSFET器件的开启和关断对负载进行驱动。但是为使得继电器复位，功率MOSFET的栅电极需要尽快泄放电荷。

为了使继电器快速复位，业界研制出多种内置控制电路，使得负载的栅极能够快速泄放电荷，达到快速放电目的。图1所示为三种现有的光电继电器的电路图，内置光电控制电路12中的放电单元分别为（a）限流电阻31，（b）常开型晶体管8；（c）第一NPN三极管41。目前的内置光电控制电路多采用栅极和源极之间连接限流电阻、晶体管或者限流电阻与晶体管的结合，这些电路的成功研制，使得继电器能够快速的复位，但是仍然存在一些缺陷，如开启时间长、抗外来干扰能力弱和放电速度慢等。

发明内容

针对现有内置光电控制电路的光电继电器由于放电速度慢导致继电器关断速度较慢的技术问题，本发明提供一种高速光电继电器。本发明提供的高速光电继电器采用双级或多级三极管级联构成达林顿管作为控制电路中的放电通道，级联后放大倍数增大，电路放电能力增强，在光伏输出消失后通过高速放电通道，使得功率MOSFET关断速度大大提高，从而达到快速关断继电器的目的。

本发明技术方案如下：

一种高速光电继电器，如图2所示，包括输入端电路11、控制电路12和输出端电路13。

所述输入端电路11由一个发光二极管LED21构成，用于产生光控制信号。

所述控制电路12由光伏二极管阵列PDA22、限流电阻32、第一二极管23、第二二极管24、第二NPN三极管42、第一PNP三极管61、第一光电三极管71和第二光电三极管72构成，用于为输出端电路13提供充放电通道；所述PDA阵列22用于接收发光二极管LED21所产生的光信号并将其转化成电信号；所述第二NPN三极管42和第一PNP三极管61构成达林顿管9，其中：第二NPN三极管42的基极作为达林顿管的基极，第二NPN三极管42的集电极与第一PNP三极管61的基极相连、并通过第一光电三极管71连接到光伏二极管阵列PDA22的阳极，所述第一PNP三极管61的发射极作为达林顿管9的集电极、并与光伏二极管阵列PDA22的阳极相连，第二NPN三极管42的发射极与第一PNP三极管61的集电极相连作为达林顿管9的发射极、并作为控制电路12的第二输出端口6；所述第一二极管23和第二二极管24反向并联后一端与光伏二极管阵列PDA22的阳极相连，另一端作为控制电路12的第一输出端5；所述达林顿管9的基极通过限流电阻32连接到光伏二极管阵列PDA22的阴极；第二光电三极管72的发射极接光伏二极管阵列PDA22的阴极，第二光电三极管72的集电极接控制电路的第二输出端6；

所述输出端电路13包括一个NMOSFET器件51，NMOSFET器件51的栅极接控制电路12的第一输出端5，NMOSFET器件51的源极接控制电路12的第二输出端6；NMOSFET器件51的漏极作为光电继电器一个输出端3，NMOSFET器件51的源极作为光电继电器另一输出端4。

进一步地，所述输出端电路13还可包括一个PMOSFET器件52，其中NMOSFET器件51和PMOSFET器件52的栅极共接控制电路12的第一输出端5，NMOSFET器件51的源极和PMOSFET器件52的漏极相连并接控制电路中的第二输出端6，NMOSFET器件51的漏极作为光电继电器一个输出端3，PMOSFET器件52的源极作为光电继电器另一输出端4。

本发明的工作原理可以描述如下：

所述高速光电继电器电路工作过程中，输出端的功率MOSFET器件等效为一个栅电容10，其工作原理包括充电和放电过程，如图3所示。