拓緯的光耦合固態繼電器運作原理
什麼是光耦合繼電器? 它是如何運作的?
拓緯實現光隔離、低功耗、零彈跳切換控制
什麼是光耦合固態繼電器？
光耦合繼電器是一種透過光訊號來控制輸出狀態的開關。當輸入端的發光二極體(LED)發光時，繼電器內部的光伏發電器(PVG)會產生一組電壓，驅動金氧半場效電晶體(MOSFET)在閘極與源極之間形成導通電位，進而打開電流通路，完成無接點導通。
這種由光觸發的無接點切換架構在輸入端(LED)與輸出端(MOSFET)之間提供高度光學隔離，有效提升耐壓能力，確保系統運作安全。以拓緯53系列為例，即便負載電壓高達3300伏特，仍可實現高達5000 VRMS的隔離耐壓，這項關鍵規格使其廣泛應用於各類電源控制與保護電路中。
光耦合繼電器的運作流程
拓緯的光耦合繼電器採用專有的光伏發電器(PVG)架構，實現穩定且精準的導通控制。其運作流程如下：
- 輸入電流
- 光電轉換 - 光伏發電器(PVG)
- MOSFET閘極驅動
- 電流導通
- 直流繼電器：單一MOSFET
- 交流繼電器：兩顆MOSFET反向串接，實現雙向導通
- 關斷過程
流程總結: 輸入電流 → LED發光 → PVG發電 → MOSFET導通 → 電流流動
光耦合繼電器的核心優勢
作為一種固態式切換元件，光耦合繼電器因其無機械結構與光學隔離特性，具備以下多項核心優勢：
- 超長壽命
- 無聲切換
- 高速切換
- 高度電氣隔離
- 體積小巧
- 低輸入功耗
由於沒有機械元件，OPTO-MOSFET 繼電器的使用壽命幾乎無限。其壽命僅受 LED 衰減影響，通常可達到超過 10 億次操作循環；相比之下，傳統電磁式繼電器（EMR）通常僅能達到約 1,000 萬次。OPTO-MOSFET 繼電器的壽命主要受 LED 衰減所限制。而其他設計，例如電容驅動的 MOSFET 繼電器，則可突破 LED 限制，達到接近無限的使用壽命。
切換過程完全靜音，特別適合應用於醫療設備與通訊系統等對聲音敏感的環境。
反應時間極短，可精準控制即時切換需求，特別適用於高頻率或高精密應用。
輸入與輸出完全隔離，有效提升系統安全性並避免干擾。
可支援高密度模組化設計，方便整合至空間受限的設備與系統中。
驅動LED所需電流極低，有助於降低總功耗並提升整體能源效率。
為什麼選擇拓緯的光耦合繼電器？
雖然多數光耦合繼電器皆具備無接點切換、高速反應與輸入輸出隔離等共通優點，然而拓緯透過獨特的電路設計與高自製率的垂直整合製程，實現了無可比擬的性能優勢：
- 超高耐壓(單一晶片耐壓最高可達3300V)
- 拓緯專有光伏發電器(PVG)架構
- 極低導通阻抗(Rds(on))
- 卓越的漏電控制能力
- 光驅動切換、零接點彈跳
- 通過車規與國際安規認證
- 高自製率生產體系
- 提供彈性的客製化選項
拓緯是少數能製造高耐壓光耦合繼電器的品牌之一，滿足電動車、儲能系統與工業測試設備等高壓應用需求。
拓緯自主開發的PVG結構具備優異的光電轉換效率，可驅動更大容量的MOSFET，使其擁有更快的反應速度。
高效電路設計可有效降低功耗與發熱情形，特別適合高頻切換或高電流負載應用。
即使在高溫環境下也能維持穩定、極低的漏電流表現，特別適用於高精度測試系統。拓緯的最新晶片設計可實現奈安級(nA)漏電控制。
光學驅動完全取代傳統機械式接點，有效避免電弧產生、接點彈跳與電磁干擾等問題，特別適用於高壓或訊號敏感的應用環境。
符合UL、VDE與RoHS等國際安規標準，並通過AEC-Q101車規驗證，確保於電池管理系統(BMS)、車載充電器(OBC)、充電模組與其他電動車應用中的高度可靠性。
從晶圓切割、封裝到最終測試皆於自有工廠完成，全面掌握品質穩定性與交期可靠性。
可依應用需求提供專屬封裝形式、腳位設計與電壓/電流規格，滿足多樣化系統整合需求。
拓緯光耦合繼電器的相關應用
拓緯的光耦合繼電器廣泛應用於以下領域：
- 電動車與充電模組
- 高壓測試與電氣絕緣
- 半導體測試與量測設備
- 醫療設備
- 通訊與網路模組
結語
拓緯的光耦合繼電器結合光學隔離與高達3300V的高壓切換能力，特別適用於電動車、儲能系統與高精密測試等應用。透過自研光伏發電器(PVG)與高功率LED設計，實現極速、靜音且高效的開關表現，操作壽命更可達10億次以上。全系列產品依車規等級打造，並於自有工廠生產，確保品質穩定一致，徹底解決機械接點相關問題，為嚴苛的工業與高壓應用提供穩定、低漏電、無接點彈跳的可靠切換方案。
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- 光耦合繼電器
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SiC光耦合繼電器 (1500V 到 6600V)
使用碳化矽晶片的光耦合繼電器承載電壓範圍從1500伏特可達至少3300伏特。
光耦合繼電器 (60V 到 600V)
一般使用型的光耦合繼電器，承載電壓從60伏特到400伏特。
SiC光耦合繼電器 (600V 到 1500V)
高壓型光耦合繼電器耐電壓提供從 600V 到 1500V的規格選項，同時也提供各式接點與控制方法。高壓型光耦合繼電器除了使用可承受高電壓的 MOSFET 晶片外，其他優點有: 小體積 (最小至 4.4mm*4.4mm)、無壽命限制 (晶片型開關無接點)與AC/DC兼用等。
AEC-Q101認證光耦合繼電器
車規光耦合繼電器通過AECQ101認證。
高流型光耦合繼電器 (大於1安培)
高耐流型光耦合繼電器耐電流選擇從 1 安培到 7 安培，並提供各式接點與控制方法。光耦合繼電器優點有: 小體積 (最小至 4.4mm*4.4mm)、無壽命限制 (晶片型開關無接點)與AC/DC兼用等。