一.光电耦合器知识点
1-1.固态继电器
光电耦合器又称光电隔离器或光电耦合器,基本原理是以光作为媒介来传输电信号,把发光二极管和光敏(三极)管封装在一起,输入的电信号驱动发光二极管,使之宣布必定波长的光,被光探测器接纳而产生光电流,再经过进一步扩大后输出,完成“电→光→电”的转化,从而起到输入、输出、阻隔的效果。
产品分九大类,消费级、工控级、车规级、航天级四个等级 400多个光耦品种,在通讯、电力、家电、 汽车、新能源等各个行业中应用。

固态继电器(SSR) 是一种全部由固态电子元件组成的新型无触点开关器件,它利用电子元件的开关特性,可达到无触点无火花地接通和断开电路的目的,因此又被称为 “无触电开关”。既有放大驱动作用,又有隔离作用,很适合驱动大功率开关式执行机构,较之电磁继电器可靠性更高,且无触点、寿命长、速度快,对外界的干扰也小,已经广泛应用于家电产品及工业自动化产品上面。
1-2.MOS输出(Photo Mos)继电器

PhotoMOS是一款由MOSFET光耦合LED组成的固态光耦继电器,固态光耦继电器它具有体积小、寿命长、稳定性好,抗干扰能力强等优点,在电路中起到了重要作用。目前已经广泛应用于各大领域,比如新能源电池BMS、测量测试仪器、工业控制设备、安全设备、医疗设备等。
PhotoMOS继电器的结构如上图所示。输入引脚连接到发光二极管(LED)。LED安装在继电器上部,距离光电池至少0.4毫米。LED和探测器模制在半透明树脂中,允许光线通过,但在输入和输出之间提供了一个介电屏障。双MOSFET集成在输出侧,用作负载电路的开关。
与机电式或其他固态继电器相比,使用PhotoMOS继电器有许多优点。
这些优势包括:
低功耗
低泄漏电流
在使用寿命内保持稳定的导通电阻
高可靠性和超长的使用寿命
小尺寸
快速切换速度
高振动和抗冲击性
无触点弹跳,无开关噪音
操作原则:PhotoMOS继电器的输入端由发光二极管组成。如果电流流过LED,它就会发光。光通过半透明的硅树脂,由一系列光电传感器检测。这导致光电传感器两端的电压降,用于驱动MOSFET切换负载电路。

以新能源汽车动力电电池为例,随着新能源汽车行业的不断发展,为了缓解续航里程.充电焦虑等问题,动力电池的电压不断升高,从最初的200-400V平台,提高到700-800V平台,部分产品需要高压900-1500V平台。在60V以上的高电压下,如果漏电,就很有可能危害人生安全,因此在BMS系统绝缘检测电路的设计中,需要用到一种高压隔离开关,用来确认高低压之间的完好隔离。高压隔离开关只有用Photo Mos固态继电器这一种选择。
二.碳化硅MOS芯片资料
与硅芯片相比,SiC芯片在相同额定电压和导通电阻条件下,尺寸可以缩小多达十倍。此外,与硅器件相比,SiC器件的开关速度至少快100 倍,并且它可以在高达两倍以上的峰值温度下工作。同时,SiC具有出色的导热性能,因此在高电流水平下具有更好的稳健性。
两种高压碳化硅MOS芯片资料:1700V5A(内阻1欧)和1700V1A(内阻15欧)

1700V5A碳化硅MOS芯片资料

1700V1A碳化硅MOS芯片资料
三.国产PhotoMOS继电器产品
3-1.产品外框

3-2.产品特性
常开信号极点信号投射继电器
低工作电流
1500V 负载电压
低导通电阻
-40°C 至 110°C 的宽工作温度范围
可提供 5000V 的高 I/O 隔离电压
符合 RoHS、REACH 标准 MSL I 级
3-3.产品应用领域
1.医疗系统,2.高速检测机,3.安全系统,4.交流设备, 5.温度控制,6.工业控制
7.测量设备,8.家用电器,9.新能源电源
总结
随着新能源电动汽车的日益普及,光伏和储能市场对SiC器件的需求将持续增长,因此这种宽禁带技术的成本竞争力会日益增强,并且其对固态继电器方案的吸引力也会不断增加。基于SiC 器件的固态继电器具备开关速度快、高耐压和小尺寸等优势,因此成为市场广泛采用的主流选择。


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