光耦的使用

光耦特点及作用：隔离，速度快，

一 光耦的工作原理，参考http://www.elecfans.com/yuanqijian/guangou/20180905768419.html

光耦是隔离传输器件，原边给定信号，副边回路就会输出经过隔离的信号（NPN三极管）。

输入输出回路分析：原边输入信号Vin，施加到原边的发光二极管和Ri 上产生光耦的输入电流If，If驱动发光二极管，使得副边的光敏三极管导通，回路VCC、RL 产生Ic，Ic经过RL产生Vout，达到传递信号的目的。原边副边直接的驱动关联是CTR（电流传输比），要满足Ic≤If*CTR。

线性光耦（线性放大状态）与逻辑光耦（饱和开关状态）：假设开关状态光耦导通时，原边二极管压降1.4V;副边<0.4V.

逻辑开关状态：输出电压Vout=(VCC-0.4),只与VCC有关。Ic=Vout/RL《If*CTR;

工作在线性状态的光耦:Ic=If*CTR，副边三极管压降的大小等于Vcc-Ic*RL，Vout= Ic*RL=If*CTR*RL=（Vin-1.6V）/Ri * CTR*RL，Vout 大小直接与Vin 成比例.

光耦能否可靠导通实际计算:

1 计算原边电流If，副边导通时的电流Ic.

2 根据饱和开关导通计算：I开关条件=0.9*If*CTR; 

3判断Ic《I开关条件是否成立，成立则可以工作再开关状态；否则说光耦的驱动能力弱，解决措施是：增大If；增大CTR；减小Ic。对应措施为：减小Ri 阻值；更换大CTR 光耦；增大Ro 阻值

光耦的延迟（信号速度问题）：

　　信号能不能传过去的问题，类似于直流特性。光耦的延迟=光耦导通延时tplh +光耦关断延时tphl。开关的信号速度要小于1/（tr +tf）,普通光耦无法响应100K以上的开关信号。

光耦的隔离电压：认证时需要关注，3000/5000V

CTR:为输出电流与输入电流的比值，值越小越省电，但也越容易受干扰，一般0.5~6

 

 

 

 

 

一 限流电阻的选择 http://www.chinadmd.com/file/wizsctercu6osoocppx6ic6o_1.html

http://www.elecfans.com/yuanqijian/guangou/20170508514273.html

 

光耦主副边电阻的选择,计算参考

假设我们现在设定,tlp521的电流是2ma,ctr(current transfer ratio)取50%,原边是24V, 副边 是3.3V,led压降是1.5V,算一下限流电阻和上拉电阻的大小:

R(led)=(24-1.5)/2=11.25K

取一个归一化的电阻值,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是三极管的饱和压降,这里简化为0v;那么,还要考虑到充分的进入饱和状态,那么,可以取Rc为近视的2倍,也就是5.1K;

一、光耦电阻选择

1、左边光耦输出的R13接几伏,应该是知道的,算出饱和时有多大电流。举例:假如R13接到12V(注意,这个条件将影响到下面所有的计算结果),光耦输出饱和压降忽略不 计,算得电流 I=12V/3.3kΩ=3.6mA。

2、查看TLP521的手册,可知该器件不挑档次的话最小变换效率为50%,因此为保证光耦被 驱动时饱和,右边的输入回路电流不得小于3.6mA/0.5=7.2mA。

3、查TLP521的手册,该器件发光二极管的最大正向压降是1.3V(10mA时),于是为保证 能以7.2mA以上的电流驱动,R14+R17≦(3.3V-1.3V)/7.2mA=0.28kΩ。

4、考虑电源波动和电阻精度的因素,实际R14+R17电阻取值建议为200Ω以下

光耦的分类：

非线性光耦：4N系列，用来传输开关信号

线性光耦：PC817-C系列可用来传输模拟信号,如精密线性光耦TIL300。高速线性光耦6N135/6N136、6N137/6N138

功率型：达林顿光耦4N30

应用场合：传输隔离和开关隔离电路。

 使用光耦隔离需要考虑以下几个问题：

　　① 光耦直接用于隔离传输模拟量时，要考虑光耦的非线性问题；

　　② 光耦隔离传输数字量时，要考虑光耦的响应速度问题；根据 光耦导通延时 tplh 和 光耦关断 延时 tphl来看是否满足速率要求,传输速率<1/(tplh + tpll)

　　③ 如果输出有功率要求的话，还得考虑光耦的功率接口设计问题。

如果Vc/Rc=2mA，   那么三极管进入了放大状态；功率型应该处于线性放大区 Ic=If*CTR。

如果Vc/Rc=1mA，   那么三极管基本上进入饱和导通状态； 

如果Vc/Rc=0.5mA，那么三极管肯定进入了饱和导通状态； 此时用来传递开关信号，此时 Ic<If*CTR，若不满足则Icc=If*CTR，。

开关状态的光耦，要保证电路正常工作的最大Ic/if<90%CTR.

 https://wenku.baidu.com/view/743b16d3360cba1aa811da54.html?sxts=1526384106056

电流传输比CTR:随输入电流If变化，随其变化而变化，可看其曲线，从死区-线性区-饱和区。所以输入电流要小于If,且在线性区。

可以这样理解，输入端电流决定输出端电阻，但当输入超过5mA时输出已经达到饱和，所以设置输入端电阻让其电流小于5mA,,输出端带负载能力一般为100mA左右。