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光耦我们运用它时应该留心哪些参数?_光耦_电流

落叶飘零 2024-11-15 09:31:25 0

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目前来说,项目中一样平常采取两种办法进行隔离,一是磁隔离,很多电源中都会采取“驱动变压器”来驱动“上管”,这样就不须要多设计一个赞助电源输出来给“上管”作为驱动电源了;二是光电隔离,也便是用得很普遍的光耦了,副边给原边电源管理芯片反馈输出电压、电流旗子暗记时一样平常都是利用光耦。
但光耦是如何事情的,有哪些特性呢?

本文将对这三个方面做详细谈论——光耦的事情事理、光耦的CTR观点以及光耦的通报时延。

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光耦的事情事理

以一个大略的图(图1)来解释光耦的事情:原边输入电压Vin,使流过光耦原边的发光二极管为If,发光二极管在电流If的驱动下,发出一定的光强照射到副边光敏三极管的基极,产生基极电流使得三极管ce间流过电流Ic,Ic流过R2产生输出电压旗子暗记Vout。
这就达到了隔离通报旗子暗记的目的。
原边副边直接的驱动关联是CTR(电流传输比)。

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(图片来自网络侵删)

图1

光耦可作为两种用场:线性光耦和逻辑光耦。

事情在开关状态的光耦,其副边三极管饱和导通,管压降很小(约<0.4V),此时输出Vout 约即是 VCC(VCC-0.4V),亦即Vout仅受VCC影响,此时 Ic<If×CTR。
以是这种事情状态的光耦相称于一个开关,通报的是高低电平的逻辑旗子暗记。

事情在线性状态的光耦,Ic=If×CTR,副边三极管压降的大小即是 Vcc-Ic×R2,Vout= Ic×R2=(Vin-Vd)/R1×CTR×R2,Vout大小直接与 Vin 成比例,一样平常用于隔离电源的反馈环路中 (Vd为发光二极管的压降,下同)。

用场

设计条件

逻辑电路

Ic<If×CTR

线性电路

Ic=If×CTR

光耦的CTR

2.1光耦的可靠导全盘算

CTR为电流传输比,在原边与副边的电流在一定范围内不限大小,CTR=Ic/If。
以是对付图1,打算副边电流Ic的公式就有两个了,即

(1)

由原边If和CTR打算副边Ic

Ic=If×CTR

(2)

副边电路决定

Ic=(VCC-Vce)/R2

(Vce为三极管集电极与发射极之间的压降)

这两个打算公式,(1)用来设计线性传输时利用;(2)用来设计逻辑状态传输时利用,此式打算得到的Ic也是副边可流过的最大电流,此时Vce约为0.4V。

同时,我们也可以用这两个公式来剖析一个光耦电路是用来做线性传输还是逻辑开关传输。
下面举例剖析一下。

如图2所示参数,光耦CTR为50%,发光二极管的压降为1.6V,三极管饱和状态时Vce为0.4V。

原边电流:If=(Vin-1.6V)/R1=3.4mA

用(1)式打算副边电流:Ic=If×CTR=1.7mA

用(2)式打算副边电流: Ic=(VCC-0.4)/R2=1.45mA

以是通过CTR打算得到的电流大于副边可流过的最大电流,也便是三极管饱和状态的电流,以此可知此电路为逻辑传输。

那么要担保该电路一贯事情在线性状态,输入电压Vin范围如何?根据光耦逻辑电路设计条件Ic<IfCTR可得,(Vin-1.6V)/R1×CTR>1.45mA,打算的Vin>4.5V,且应小于Vd,1.6V。
即Vin<1.6V或Vin>4.5V。
当然在实际项目中,Vin不能无限大,还需考虑光耦原边能承受的最大电流以及限流电阻R1的最大功耗等成分。
同时,也不是高电平取个4.6V就可以,由于光耦CTR随意马虎受到影响,设计时须要留有一定的裕量。

如果有一天光耦坏了,现在手上只有一个CTR为20%的光耦,能换上去利用吗?答案是不可以也是可以,为啥呢?剖析一下, If×20%=0.68mA<Ic=1.45mA,Vout=0.68mAR2=1.36V,仅换光耦显然弗成。
这是须要合营减小电阻R1或增大电阻R2。

图2

2.2、光耦受那些成分影响

前面提到由于光耦的CTR随意马虎受影响发生改变,设计时须要一定的裕量,那么它紧张是受那些成分的影响呢?

A、光耦本身:世上没有两片相同的叶子,同一批量出厂的光耦CTR也会有一定范围的颠簸。
但可靠的品牌一样平常不会有太大的差值。

B、温度:以常用的EL871A为例,Ta=25℃条件下的 CTR 下限确定了,但每每产品会事情在温度范围比较大的环境里,比如光耦会事情在(-40~100℃)下,此种情形下 CTR 怎么确定?还是看 EL871A的手册:有 Ta-CTR 关系图:

从图中可以看出,以Ta=25℃(IF=5mA)为基准,温度往高温方向走,CTR越来越小,100℃时,CTR仅为25℃时的68%;往低温方向走,CTR先变大再减小,整体呈现非线性变革,温度约为-18℃时,CTR最大值为25℃时的106%,,以是设计时,工程师须要考虑产品事情范围内的CTR的高下限值。

C、受IF影响。
从上图(Ta-CTR 关系图)也可看出在不同IF时,CTR也不同。
下图是EL871A的手册中的IF-CTR图,可以更直不雅观地看出IF与CTR的关系。

3、光耦时延

险些所有有输入输出的IC都会有传输旗子暗记延时的问题,光耦也不例外,但是不知道为啥EL871A的手册居然没有给出延时的参数(差评),只给了上升沿和低落沿的韶光,长达18us,可能是厂商以为这个光耦比较低端,仅高下沿的时长就达18us,在谈论传输延时就没啥意义了。

但是延时特性是光耦一样平常都要考虑的特性,特殊在传输高速旗子暗记的运用中,比如光耦6N135可传输1Mbit/s的高速旗子暗记,它的手册就给出了传输延时的参数。

下图给一个实测的延时波形让大伙感想熏染感想熏染(ch4 原边(红),ch2 副边(绿))

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