光耦特點及作用:隔離,速度快,
一 光耦的工作原理,參考http://www.elecfans.com/yuanqijian/guangou/20180905768419.html
光耦是隔離傳輸器件,原邊給定信號,副邊回路就會輸出經過隔離的信號(NPN三極管)。
輸入輸出回路分析:原邊輸入信號Vin,施加到原邊的發光二極管和Ri 上產生光耦的輸入電流If,If驅動發光二極管,使得副邊的光敏三極管導通,回路VCC、RL 產生Ic,Ic經過RL產生Vout,達到傳遞信號的目的。原邊副邊直接的驅動關聯是CTR(電流傳輸比),要滿足Ic≤If*CTR。
線性光耦(線性放大狀態)與邏輯光耦(飽和開關狀態):假設開關狀態光耦導通時,原邊二極管壓降1.4V;副邊<0.4V.
邏輯開關狀態:輸出電壓Vout=(VCC-0.4),只與VCC有關。Ic=Vout/RL《If*CTR;
工作在線性狀態的光耦:Ic=If*CTR,副邊三極管壓降的大小等於Vcc-Ic*RL,Vout= Ic*RL=If*CTR*RL=(Vin-1.6V)/Ri * CTR*RL,Vout 大小直接與Vin 成比例.
光耦能否可靠導通實際計算:
1 計算原邊電流If,副邊導通時的電流Ic.
2 根據飽和開關導通計算:I開關條件=0.9*If*CTR;
3判斷Ic《I開關條件是否成立,成立則可以工作再開關狀態;否則說光耦的驅動能力弱,解決措施是:增大If;增大CTR;減小Ic。對應措施為:減小Ri 阻值;更換大CTR 光耦;增大Ro 阻值
光耦的延遲(信號速度問題):
信號能不能傳過去的問題,類似於直流特性。光耦的延遲=光耦導通延時tplh +光耦關斷延時tphl。開關的信號速度要小於1/(tr +tf),普通光耦無法響應100K以上的開關信號。
光耦的隔離電壓:認證時需要關注,3000/5000V
CTR:為輸出電流與輸入電流的比值,值越小越省電,但也越容易受干擾,一般0.5~6
一 限流電阻的選擇 http://www.chinadmd.com/file/wizsctercu6osoocppx6ic6o_1.html
http://www.elecfans.com/yuanqijian/guangou/20170508514273.html
光耦主副邊電阻的選擇,計算參考
假設我們現在設定,tlp521的電流是2ma,ctr(current transfer ratio)取50%,原邊是24V, 副邊 是3.3V,led壓降是1.5V,算一下限流電阻和上拉電阻的大小:
R(led)=(24-1.5)/2=11.25K
取一個歸一化的電阻值,10K
那么,I(led)=(24-1.5)/10=2.25ma
Ic=2.25*0.5=1.125
Rc=(3.3-Vce)/1.12=2.9
Vce是三極管的飽和壓降,這里簡化為0v;那么,還要考慮到充分的進入飽和狀態,那么,可以取Rc為近視的2倍,也就是5.1K;
一、光耦電阻選擇
1、左邊光耦輸出的R13接幾伏,應該是知道的,算出飽和時有多大電流。舉例:假如R13接到12V(注意,這個條件將影響到下面所有的計算結果),光耦輸出飽和壓降忽略不 計,算得電流 I=12V/3.3kΩ=3.6mA。
2、查看TLP521的手冊,可知該器件不挑檔次的話最小變換效率為50%,因此為保證光耦被 驅動時飽和,右邊的輸入回路電流不得小於3.6mA/0.5=7.2mA。
3、查TLP521的手冊,該器件發光二極管的最大正向壓降是1.3V(10mA時),於是為保證 能以7.2mA以上的電流驅動,R14+R17≦(3.3V-1.3V)/7.2mA=0.28kΩ。
4、考慮電源波動和電阻精度的因素,實際R14+R17電阻取值建議為200Ω以下
光耦的分類:
非線性光耦:4N系列,用來傳輸開關信號
線性光耦:PC817-C系列可用來傳輸模擬信號,如精密線性光耦TIL300。高速線性光耦6N135/6N136、6N137/6N138
功率型:達林頓光耦4N30
應用場合:傳輸隔離和開關隔離電路。
使用光耦隔離需要考慮以下幾個問題:
① 光耦直接用於隔離傳輸模擬量時,要考慮光耦的非線性問題;
② 光耦隔離傳輸數字量時,要考慮光耦的響應速度問題;根據 光耦導通延時 tplh 和 光耦關斷 延時 tphl來看是否滿足速率要求,傳輸速率<1/(tplh + tpll)
③ 如果輸出有功率要求的話,還得考慮光耦的功率接口設計問題。
如果Vc/Rc=2mA, 那么三極管進入了放大狀態;功率型應該處於線性放大區 Ic=If*CTR。
如果Vc/Rc=1mA, 那么三極管基本上進入飽和導通狀態;
如果Vc/Rc=0.5mA,那么三極管肯定進入了飽和導通狀態; 此時用來傳遞開關信號,此時 Ic<If*CTR,若不滿足則Icc=If*CTR,。
開關狀態的光耦,要保證電路正常工作的最大Ic/if<90%CTR.
https://wenku.baidu.com/view/743b16d3360cba1aa811da54.html?sxts=1526384106056
電流傳輸比CTR:隨輸入電流If變化,隨其變化而變化,可看其曲線,從死區-線性區-飽和區。所以輸入電流要小於If,且在線性區。
可以這樣理解,輸入端電流決定輸出端電阻,但當輸入超過5mA時輸出已經達到飽和,所以設置輸入端電阻讓其電流小於5mA,,輸出端帶負載能力一般為100mA左右。