MOS?FET繼電器(無機械觸點繼電器)設計輸入側電源時的電流值概念

設計輸入側電源時的問題
機械式繼電器、MOSFET繼電器分別具有不同的特長。基于對MOSFET繼電器所具小型及長壽命、靜音動作等優(yōu)勢的需求，目前已經(jīng)出現(xiàn)了所用機械式繼電器向MOSFET繼電器轉(zhuǎn)化的趨勢。

但是，由于機械式繼電器與MOSFET繼電器在產(chǎn)品結構上完全不同，所以設計時需注意的要領也自然不同。

機械式繼電器通過施加線圈電壓進行驅(qū)動，而MOSFET繼電器則是電流驅(qū)動。采用不同于機械式繼電器的結構，在投入電流時，輸入側的LED將會發(fā)光，輸出側的PDA(光電二極管陣列)根據(jù)受光量進行發(fā)電并施加電壓來驅(qū)動MOSFET繼電器。因此，驅(qū)動MOSFET繼電器需要向LED投入多少電流成為設計上需要解決的課題。

LED的光量會因各種原因而發(fā)生變化。電流值越大，光量也就越強。此外，光量還會因長期使用所致老化而逐漸變?nèi)?。因此，要想長期使用，則需對經(jīng)年老化時的發(fā)光量加以考量。此外，如果環(huán)境溫度較高，驅(qū)動MOSFET所需的電壓也會變高，所以需要比日常溫度下更大的電流。

MOSFET繼電器無法投入超出額定值的電流。如果未在設計上正確加入此些要素，則會導致設備故障。

在這種輸入側的電源設計上，應該存在各種令人煩惱的問題。這是因為使用了LED，所以在設計上需要考量的事項與機械式繼電器時存在差異。
要領共有2個。
1.周圍溫度環(huán)境的影響
2.LED的經(jīng)年老化

本次將介紹設計MOSFET繼電器輸入側電源時的電流值概念。

MOSFET繼電器相關回顧
首先，我們來回顧一下MOSFET繼電器的結構和動作原理。MOSFET繼電器是一款組合了半導體單元(LED、PDA、MOSFET)、實現(xiàn)了繼電器功能的部件。

如上所述，MOSFET繼電器通過向輸入側投入電流使LED發(fā)光，然后通過PDA將該光變?yōu)殡妷簛眚?qū)動作為輸出單元的MOSFET執(zhí)行動作。也就是說，需要設計向LED投入適用電流、使PDA可不斷受光的輸入側電源。

LED的經(jīng)年老化,對應輸入側電流值的計算公式α1

LED會伴隨使用逐漸經(jīng)年老化。輸入側的電流越高，老化速度越快，因此需設計解決此問題的輸入側電流值。此外，不同的MOSFET繼電器商品所搭載的LED種類不同，且經(jīng)年老化的速度也存在差異。

有些客戶出于“只要所選高電流在額定電流范圍內(nèi)就不會產(chǎn)生運行問題”的觀念而在設計上選擇了高電流值，這種情況下將會存在不足。輸入側的電流基本直接流入LED，從而導致LED老化且發(fā)光量下降。結果可能會造成MOSFET繼電器無法正常運行，甚至還可能導致LED損壞而使MOSFET繼電器無法運行。因此，要想確保正常運行且長期使用，則需在設計上采用合理光量使LED發(fā)光，并向輸入側投入合理的電流。

使用環(huán)境溫度的考量,對應輸入側電流值的計算公式α2

LED的老化速度還會因使用的環(huán)境溫度條件而加速。使用的環(huán)境溫度越高，老化速度越快，所以應基于這方面的考量設計輸入側的電流值。

其他考量事項,對應輸入側電流值的計算公式α3

還有一點，內(nèi)容并不僅限于我們的產(chǎn)品，同時也應基于對客戶質(zhì)量的考量而采用確保安全的設計。這一點也希望在輸入側的電流值設計上得到反映。

輸入側電流值的計算公式
基于上述3點的考量，輸入側的電流值設計可能要求達到以下所示條件。動作LED正向電流設計值=IFT×α1×α2（×α3）

IFT：觸發(fā)LED正向電流???以商品目錄的最大額定值為基準。

α1：LED的經(jīng)年變化率???根據(jù)產(chǎn)品型號(所用LED)而異。請參閱

α2：IFT的環(huán)境溫度變化???基于商品目錄的“觸發(fā)LED正向電流-環(huán)境溫度”圖表。

α3：安全系數(shù)???電源的差異及老化、其他。

例如：G3VM-61G3型，假設在最高85℃的環(huán)境溫度下使用時，

IFT：0.2mA（最大額定值、25℃）

α1：基于10萬小時后80%(減少20%)的LED預測經(jīng)年變化數(shù)據(jù)進行設定?1÷0.8=1.25（環(huán)境溫度升高后將會加速變化，所以在85℃的環(huán)境溫度下使用時，40℃時的數(shù)據(jù)所示變化率也會增大，IF條件10mA也顯示在較低條件下使用時變化會變小?；趯υ擖c的考量，本次設定為80%。）

α2：基于觸發(fā)LED正向電流-環(huán)境溫度圖表所示25℃和85℃環(huán)境溫度的數(shù)值設定變化率?0.6mA÷0.2mA=3

動作LED正向電流設計值=0.2mA×1.25×3（×α3）=約0.75mA（×α3）。

設計LED輸入電源時，請務必基于對環(huán)境溫度影響、LED經(jīng)年老化影響的考量進行設計。

審核編輯黃宇