MOS FET继电器驱动电路设计注意事项

发布于:2024-06-27 ⋅ 阅读:(110) ⋅ 点赞:(0)

1 设计输入侧电源

      机械式继电器通过施加线圈电压进行驱动,而MOS FET继电器则是电流驱动。采用不同于机械式继电器的结构,在投入电流时,输入侧的LED将会发光,输出侧的PDA(光电二极管阵列)根据受光量进行发电并施加电压来驱动MOS FET继电器。因此,驱动MOS FET继电器需要向LED投入多少电流成为设计上需要解决的课题。

        LED的光量会因各种原因而发生变化。电流值越大,光量也就越强。此外,光量还会因长期使用所致老化逐渐变弱。因此,要想长期使用,则需对经年老化时的发光量加以考量。此外,如果环境温度较高,驱动MOS FET所需电压也会变高,所以需要比日常温度下更大电流

        MOS FET继电器无法投入超出额定值的电流。如果未在设计上正确加入此些要素,则会导致设备故障。

        在这种输入侧的电源设计上,应该存在各种令人烦恼的问题。这是因为使用了LED,所以在设计上需要考量的事项与机械式继电器时存在差异。

2 LED老化

        LED会伴随使用逐渐经年老化。输入侧的电流越高,老化速度越快,因此需设计解决此问题的输入侧电流值。此外,不同的MOS FET继电器商品所搭载的LED种类不同,且经年老化的速度也存在差异。

        设计者经常出于“只要所选高电流在额定电流范围内就不会产生运行问题”的观念而在设计上选择了高电流值,这种情况下将会存在不足。输入侧的电流基本直接流入LED,从而导致LED老化且发光量下降。结果可能会造成MOS FET继电器无法正常运行,甚至还可能导致LED损坏而使MOS FET继电器无法运行。因此,要想确保正常运行且长期使用,则需在设计上采用合理光量使LED发光,并向输入侧投入合理的电流。 

3 环境温度

        LED的老化速度还会因使用的环境温度条件而加速。使用的环境温度越高,老化速度越快,所以应基于这方面的考量设计输入侧的电流值。

4 设计示例

        引用欧姆龙官网资料:技术篇 | OMRON电子部品网站 - China

  • 动作LED正向电流设计值 = IFT×α1×α2(×α3)
  • IFT:触发LED 正向电流・・・以商品目录的最大额定值为基准。
  • α1:LED的经年变化率・・・根据产品型号(所用LED)而异。
  • α2:IFT的环境温度变化・・・基于商品目录的“触发LED正向电流-环境温度”图表。
  • α3:安全系数・・・电源的差异及老化、其他。

例如:G3VM-61G3型,假设在最高85℃的环境温度下使用时,

IFT:0.2mA(最大额定值、25℃)

α1:基于10万小时后95%(减少5%)的LED预测经年变化数据进行设定⇒ 1÷0.95=1.05
(环境温度升高后将会加速变化,所以在85℃的环境温度下使用时,40℃时的数据所示变化率也会增大,IF条件10mA也显示在较低条件下使用时变化会变小。基于对该点的考量,本次设定为95%。)

α2:基于触发LED正向电流-环境温度图表所示25℃和85℃环境温度的数值设定变化率
⇒ 0.05mA÷0.02mA = 2.5

 动作LED正向电流设计值 = IFT(25℃)×α1×α2(×α3)= 0.2mA×1.05×2.5(×α3)= 约0.53mA(×α3)

5 其他

5.1 输入侧浪涌电压保护

         向输入端子施加反向的浪涌电压时,与输入端子反向并联二极管,不要施加3V以上的反向电压。

5.2 输出侧过电压保护回路

         输出端子间出现超过绝对最大额定的电压时,负载上并联C-R缓冲器、反向二极管以限制过电压。

5.3 未使用端子

  6脚型的3号端子用于MOS FET继电器的内部回路,因此外部回路上不要有任何连接。

5.4 清洗助焊剂

  • 清洗助焊剂时,请确保不残留钠、氯等反应性离子。部分有机溶剂可能会与水反应产生氯化氢等腐蚀性气体,从而导致MOS FET继电器劣化;
  • 用水清洗时,请避免产生残留(特别是钠、氯等反应性离子);
  • 清洗中或者清洗液附着在MOS FET继电器的状态下,请勿用刷子手擦洗标记面。否则可能导致标记消失
  • 浸泡清洗、冲洗及蒸汽清洗均请利用溶剂的化学作用进行清洗。关于溶剂或蒸汽中的浸泡时间,请考虑对MOS FET继电器的影响,在液温50℃以下、1分钟以内进行处理;

        通过超声波清洗时,请在短时间内完成。长时间的清洗会降低模具树脂与型材间的密合性。此外,推荐的基本条件如下所示。

  • 频率:27~29KHz
  • 超声波输出:300W以下(0.25W/cm 2 以下)
  • 清洗时间:30秒以下
  • 此外,请使其悬浮在溶剂中进行清洗,并避免超声波振子与印刷电路板及MOS FET继电器直接接触。


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