为什么继电器如此频繁地由光耦合器驱动?

电器工程 微控制器 中继 光隔离器
2022-01-16 05:48:08

自从许多微控制器开发板(如 Arduino)问世以来,已经出售了许多继电器模块来驱动电源交流负载。

其中很多似乎使用光耦合器、驱动晶体管和继电器来驱动负载(亚马逊上的示例)

为什么他们会这样实施?

我的一些想法:

  • 继电器提供与大多数光耦合器一样好的或更好的隔离
  • 仍然存在驱动晶体管,因此不节省组件
  • 仍有感应反冲保护,因此不节省元件
  • 光耦合器不如晶体管便宜,因此与仅驱动晶体管相比要增加成本
  • 无需满足任何监管要求,因为这些是 DIY 产品
  • 我从未见过商业设备中由光耦合器驱动的小型电源继电器
  • 其中许多电路板的设计似乎并不出色(不考虑间隙或爬电距离),因此即使光耦合器只是提供两层隔离,电路板也无法做到这一点。
4个回答

首先,此产品的一个可能更永久的链接在这里原理图在这里(编辑 2015 年 7 月 29 日:具有讽刺意味的是,我的两个链接现在已损坏,而 OP 的亚马逊链接仍然有用)

在这里使用光隔离器有意义的两个原因:

  • 控制设备可能离得很远,因此它不与继电器板共享公共接地参考(除非通过长电缆连接)。使用光隔离器意味着控制信号纯粹用作 Vcc 和控制信号之间的差分信号,两者均来自控制器电路;接地电位差不会影响操作。

  • 继电器线圈电压不一定与控制器的 Vcc 相同。它甚至可以由离线(独立)供应产生。然后,光隔离器在可能未隔离的JD-VCC电源和控制器电路之间提供隔离。

可能有很多原因,但最重要的是它可以防止瞬态电压损坏驱动晶体管。并且根据应用,它将有助于防止交流噪声干扰电路的其余部分。

您提出了一些优点,但是光耦合器通常用于将组件与潜在危险的外部源隔离。它们便宜且易于实施。它们可以提供比二极管更多的保护。当然,正如您所指出的:

其中许多电路板的设计似乎并不出色(不考虑间隙或爬电距离),因此即使光耦合器只是提供两层隔离,电路板也无法做到这一点。

我怀疑很大一部分原因与这样一种想法有关,即如果有两个隔离屏障,即使一个是意外或有意桥接的,也会继续存在一个隔离屏障。在处理电路时,特别是如果一个笨蛋,有时可能会短暂地短路一些真正不应该短路的东西(例如,因为示波器接地夹决定松开并在整个电路板上连枷)。添加额外的隔离层可降低此类事故对任何事物造成重大损害的可能性。大多数量产的产品永远不会放在任何人的工作台上,更不用说属于笨蛋的工作台了,但许多自制产品会在这样的工作台上花费大量时间。此外,自制电路板通常没有阻焊层,

除了提供防止意外桥接的保护外,如果有两个完全隔离屏障,则可能(如果一个小心的话)桥接一个,同时对另一个进行诊断,同时在系统的两个主要部分之间保持隔离屏障。例如,如果要确定处理器设置输出和螺线管接收电源之间经过的时间量,可以首先确认继电器线圈接地和触点侧接地已隔离,从而将继电器接地和 CPU 桥接起来接地,并测量 CPU 输出和继电器线圈之间的时间。然后可以隔离继电器线圈接地和 CPU 接地,并且在仔细检查它们是否确实被隔离后,桥接继电器线圈接地和触点侧接地,并测量线圈与其控制的物体之间的时序。在只有单一隔离的系统中执行此类测量可能需要一个带有两个彼此隔离的探头的示波器。存在这样的钻机,但它们通常很昂贵。

继电器实际上为非常嘈杂的干扰源提供了相当差的交流隔离 - 机械触点切换电弧,因为它切换不可避免地或多或少电感性的负载,并且通常在电源电压下,dv/dt 可能为数百伏/微秒。

廉价的小型继电器通常特别糟糕,而将它们做得更好往往会使继电器更昂贵、更大且效率更低。

具有多个输入和输出的电路特别容易出现。

如果使用得当,光电器件可以帮助防止由线圈接触耦合引起的干扰影响电路。


在这个悲痛的论坛中不乏来自此来源的示例(例如,继电器加上负载切换时的随机复位),以及大量稳健的电器和工业设计示例,其中光电器件与继电器结合使用。