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。

posted on 2018-05-15 15:46  杰瑞鼠  阅读(16108)  评论(0编辑  收藏  举报