光耦合继电器(Opto-MOSFET Relay) 与固态继电器(SSR) 的差别在哪里?
固态继电器(Solid-State Relays,简称SSR)以电子元件取代传统机械接点,能透过半导体元件进行电路切换,因此广泛应用于工厂自动化与精密测试系统等领域。在固态继电器的众多架构中,光耦合继电器(Opto-MOSFET Relay)是最常见且应用最广的一种。
本篇FAQ 将说明两者的定义、工作原理与关键差异,并解析工程师在不同应用场景中应如何选择合适的继电器类型。
名词定义
固态继电器(Solid-State Relay, SSR)
以半导体元件取代传统机械接点的电子开关。多数固态继电器在控制端与负载端之间具备电气隔离功能。
光耦合继电器(Opto-MOSFET Relay)
固态继电器的一种形式,输入端使用LED进行光隔离,输出端使用MOSFET (通常为背对背配置,以实现双向阻断)。市面上也常被称为「PhotoMOS」或「MOSFET SSR」。
可控矽固态继电器(Triac/Thyristor SSR)
这是固态继电器的另一种常见架构,输出端采用双向可控矽(Triac)或可控矽(Silicon Controlled Rectifier, SCR)对组设计,主要用于交流负载(AC loads)。
运作原理概述
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输入与隔离:
光耦合继电器与可控矽固态继电器通常皆采用输入LED。当LED 被导通时,会穿越隔离层发出光讯号,以实现控制端与负载端的光隔离。 -
输出:
- 光耦合继电器:光讯号触发驱动器以导通MOSFET。背对背配置的MOSFET 允许电流双向流动,并能双向阻断电压。
- 可控矽固态继电器:光讯号触发可控矽导通,并在交流波形的半周期间保持导通,直到电流降至其保持电流(Holding Current)以下,通常发生于下一次过零点(Zero-Cross)时。 .
延伸阅读:了解光耦合继电器的工作原理.
关键差异
| 比较项目 | 光耦合继电器 | 可控矽固态继电器 |
|---|---|---|
| 输出元件 | MOSFET(s) (多为背对背配置) | Triac 或SCR 对组 |
| 适用电压/ 负载类型 | DC 与AC (于额定电压内可双向阻断) | 仅限AC (于电流过零时自然关断) |
| 关断漏电流 | 低(nA–µA 级) | 较高(可能达mA 级,受器件与吸收电路影响) |
| 导通特性 | 低导通电阻R ON (损耗为I·R) | 以固定压降为特征 |
| 关断电容 | 低(较少串扰/耦合导通) | 通常未特别强调 |
| 开关控制 | 快速、精确,不受波形相位限制 | 常见具过零导通(zero-cross)或随机导通(random turn-on)功能,用于AC 控制 |
| 典型优势 | 精密讯号、量测、DC 路径应用 | 具成本效益的AC 负载控制 |
继电器选用建议
选择光耦合继电器(Opto-MOSFET Relay)
当您需要:
当您需要:
- 低漏电、低电容
- 干净的开关特性
- 可(于额定范围内)同时处理DC 与AC
选择可控矽固态继电器(Triac / Thyristor SSR)
当您需要:
当您需要:
- 控制AC 负载,如:加热器、照明、部分马达
- 具过零导通(Zero-Cross Switching)功能,以降低EMI与突波
固态继电器的主要应用
- 精密量测与测试:光耦合继电器在力/电流感测路径(Force/Sense Path)、矩阵切换与高阻抗节点中表现优异,能有效控制漏电与耦合干扰。
- 电池与电动车电池管理系统:结合光隔离、nA 至µA 级漏电与精准控制的导通电阻(On-Resistance),非常适合用于感测与保护电路。
- 设施与工业AC 负载:可控矽固态继电器是控制加热器、照明设备等AC 负载的实用且经济方案,常采用过零导通(Zero-Cross)设计以降低EMI。
拓緯的解决方案
在拓緯,我们从内而外设计每一颗继电器。公司内部的研发团队同时设计MOSFET与光伏发电晶片(Photovoltaic Generator, PVG),让我们能完全掌握核心开关元件的性能。这种垂直整合的设计方式,让我们在导通速度、负载电压、导通电阻与负载电流能力等关键指标上都能达到业界领先水准,而这些优异表现不仅止于数据,更在实际量产中获得验证。
此外,我们的生产线有超过90%在自有工厂完成,确保品质一致性、可追溯性与大规模生产的稳定性。凭借多年量产经验,让拓緯能在维持高性能的同时,提供极具竞争力的价格。
重点产品系列与主要规格
- 42 Series - 连续负载电流最高可达5A
- 53 Series - 负载电压最高可达3,300V
- 74 Series -常闭型(Normally-Closed)配置
- AS Series - 提供12 mm 爬电距离,具高绝缘强度
- 46 Series -输出电容仅约3 pF,降低串扰与寄生耦合
无论您优先考量的是漏电流、电容、电流、电压,或绝缘设计,拓緯各系列产品都能针对您的实际需求提供明确对应的解决方案。
重点总结
- “SSR”是固态继电器(Solid-State Relay)的总称。
- 光耦合继电器属于MOSFET 输出型固态继电器,采用光隔离设计,具备低漏电流、低电容、快速且精确的开关控制,并可支援DC与额定范围内的AC负载。
- 可控矽固态继电器为仅适用于AC的类型, 具备坚固耐用与高成本效益特性,常用于具过零导通功能的交流负载控制。
- 光耦合继电器
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SMD6-5, 3300V/ 300mA, 光耦合继电器(SiC MOSFET)
53 系列为SMD6-5 封装,负载电压最高可达3,300V,负载电流0.3A,为常开型IC 固态继电器(1 Form A).
SMD4, 400V/ 90mA, 光耦合继电器, SPST-NC (1 Form B)
74 系列为SMD-4 封装,负载电压400V,负载电流90mA,为常闭型SPST 接点结构(1 Form B) IC 固态继电器。
SO-16, 3300V/ 350mA, 光耦合继电器(SiC MOSFET)
AS53F 为SMD6-5 封装,负载电压最高可达3,300V,负载电流0.3A,为常开型IC 固态继电器(1 Form A),具备12 mm 爬电距离,拥有高绝缘强度。