電氣隔離的要求。A與B電路之間,要進行信號的傳輸,但兩電路之間由于供電級別過于懸殊,一路為數百伏,另一路為僅為幾伏;兩種差異巨大的供電系統(tǒng),無法將電源共用;
A電路與強電有聯(lián)系,人體接觸有觸電危險,需予以隔離。而B線路板為人體經常接觸的部分,也不應該將危險高電壓混入到一起。兩者之間,既要完成信號傳輸,又必須進行電氣隔離;
運放電路等高阻抗型器件的采用,和電路對模擬的微弱的電壓信號的傳輸,使得對電路的抗干擾處理成為一件比較麻煩的事情——從各個途徑混入的噪聲干擾,有可能反客為主,將有用信號“淹沒”掉;
除了考慮人體接觸的安全,又必須考慮到電路器件的安全,當光電耦合器件輸入側受到強電壓(場)沖擊損壞時,因光耦的隔離作用,輸出側電路卻能安全無恙。
以上四個方面的原因,促成了光耦器件的研制、開發(fā)和實際應用。光耦的基本作用,是將輸入、輸出側電路進行有效的電氣上的隔離;能以光形式傳輸信號;有較好的抗干擾效果;輸出側電路能在一定程度上得以避免強電壓的引入和沖擊。
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?。?
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(tài),那么,可以取Rc為近視的2倍,也就是5.1K;
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于3.6mA/0.5=7.2mA。
3、查TLP521的手冊,該器件發(fā)光二極管的最大正向壓降是1.3V(10mA時),于是為保證 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
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。
① 光耦直接用于隔離傳輸模擬量時,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(tài);功率型應該處于線性放大區(qū) Ic=If*CTR。
如果Vc/Rc=1mA, 那么三極管基本上進入飽和導通狀態(tài);
如果Vc/Rc=0.5mA,那么三極管肯定進入了飽和導通狀態(tài); 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(tài)的光耦,要保證電路正常工作的最大Ic/if《90%CTR.
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(qū)-線性區(qū)-飽和區(qū)。所以輸入電流要小于If,且在線性區(qū)。
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于5mA,,輸出端帶負載能力一般為100mA左右。