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高速光耦與普通光耦有什么區(qū)別

更新時間   2021-05-27 14:46:26 深圳市克里雅半導(dǎo)體有限公司 閱讀
關(guān)于這個問題,我認(rèn)為不能僅通過說是否有問題來判斷。 我已經(jīng)在這個問題上進(jìn)行了相當(dāng)深入的實驗。 并將其應(yīng)用于38.4Kbps的串行通信,實際上,由于普通光耦的特性,開關(guān)的延遲時間通常是不同的。 
在正常應(yīng)用(典型電路)中,開啟時間為2?3uS,關(guān)閉時間超過30uS。 這樣,按照30uS的間隙計算,不超過半個時間,應(yīng)該是16.6Kbps。 如果兩個通信節(jié)點之間的波特率存在錯誤,則應(yīng)降低該值! 但是,在合理選擇驅(qū)動電路之后,可以縮小兩個時間間隔,并可以提高波特率。 我已將這段時間減少到少于2uS。 這樣,理論上可以達(dá)到200Kbps以上。 
“實際上,由于普通光耦的特性,開關(guān)的延遲時間通常是不同的。在普通應(yīng)用(典型電路)中,接通時間為2?3uS,并且 關(guān)斷時間超過30uS。按照30uS間隙計算,它不應(yīng)超過半個時間,即16.6Kbps?!?nbsp;
實際上,它不能“少于一半時間”。 許多單片機和其他芯片都位于3 / 8、1 /中,當(dāng)以2和5/8位進(jìn)行檢測時,如果考慮到抗干擾要求,則時間只能少于3/8位,因此 可用的波特率較低。
如果要以更高的波特率工作,則很容易一個接一個地調(diào)整正向電流。 57600沒有問題。但是,在批量生產(chǎn)中絕對不允許這樣做。 如果使用固定的初級限流電阻和次級上拉電阻,并考慮到521的參數(shù)離散度(注意:電流傳輸比為50%至600%),則它必須在整個允許溫度范圍內(nèi)可靠地工作 范圍,并且波特率不應(yīng)該大于9600,否則可能會發(fā)生這批芯片工作正常而下一批芯片異常的情況。 
光耦可以使用多高的波特率取決于三倍:
1,開啟時間。 2.儲存時間。 3.關(guān)閉時間。 
最大的影響是存儲時間,它會使脈沖變形并導(dǎo)致傳輸錯誤。 
存儲時間歸因于三極管的飽和。 飽和度越大,存儲時間越長。 如果它不能完全進(jìn)入飽和狀態(tài)(線性區(qū)域的邊緣),則存儲時間幾乎為零。 但這很難做到,除非逐一調(diào)整驅(qū)動電流,以使晶體管不會進(jìn)入飽和狀態(tài)。 即使進(jìn)行調(diào)整,溫度變化也可能會改變電流傳輸率,導(dǎo)致晶體管進(jìn)入飽和狀態(tài)或離開線性區(qū)域的邊緣(晶體管的輸出幅度減小),并且電路無法正常工作。 
是否可以改進(jìn)驅(qū)動電路以使芯片以更高的波特率工作? 當(dāng)然可以。 驅(qū)動電路延遲接通,而不會延遲斷開。 如果延遲時間恰好等于存儲時間,那么從波形的角度來看,無非是脈沖延遲,但沒有變形(暫時不考慮上升和下降時間),因此 不會有傳輸錯誤。 但是,這里出現(xiàn)了一個新問題:它是否具有成本效益? 高速光耦例如,6N135并不比TLP521貴很多。 如果更換驅(qū)動電路的增加成本大于6N135與TLP521之間的價格差,則不會計入。 在設(shè)計工作中,必須始終考慮這一成本因素。 
改善驅(qū)動電路無法減少開啟時間和關(guān)閉時間,調(diào)整驅(qū)動電流也無法減少開啟時間和關(guān)閉時間。 因此,即使存儲時間為零,最終波特率也將受到這兩次的限制。 
如果將TLP521用作數(shù)字設(shè)備,則讓TLP521在非線性區(qū)域的飽和和非飽和極限下工作(即:添加上拉以產(chǎn)生高電平和低電平),并將其用于 通信隔離10Kbps并開始產(chǎn)生錯誤。 
如果我們可以完全理解光耦合的特性,則在TLP521的輸出之后增加一個放大和整形電路,使用TLP521線性區(qū)域的電流傳輸比的增益特性,并通過一類 Schmidt雙晶體管放大器的電壓增益為25db時,放大和整形可以將傳輸信號的上升沿和下降沿的實時延遲降低到1uS。 如果使用單個管進(jìn)行放大和整形以傳輸50Kbps,那將是沒有問題的,并且成本只會增加幾美分。 。 
如果高速光耦合器取消了接收管的內(nèi)部放大和整形電路,則其速度不會比TLP521高。 
9600沒問題
9600沒問題,我用PC817,9600bps 5V,1kom傳輸比較穩(wěn)定。 此外,如果在兩側(cè)都添加了2N4401 / 3加速度(整形),則38.4kbps的傳輸也非常穩(wěn)定。 
脈沖的上升沿和下降沿可以通過施密特電路進(jìn)行整形,但是無論上升沿和下降沿有多好,光耦關(guān)斷的延遲時間都無法解決,并且 傳輸錯誤仍然會發(fā)生。 
“如果高速光耦合取消了接收管的內(nèi)部放大和整形電路,則其速度不會比TLP521的速度高多少。” 
這句話更加無邊界。 ,設(shè)計高速光耦的工程師聽說他想吊死自己。 
但是,如果將光耦合器定位為模擬設(shè)備,情況就完全不同了,所以我要表達(dá)的是:光耦合器在線性區(qū)域中起作用,并且具有線性電壓增益的電路與 線性放大和數(shù)字整形。 ,(具有線性放大特性和施密特特性的雙管電路)。 它不是完全的施密特電路,并且在設(shè)計過程中已適當(dāng)調(diào)整了工作點(包括發(fā)射電流)。 組件要求不是很嚴(yán)格,并且分批沒有一致性問題。 加一個管,可以使驅(qū)動能力非常強,可以用來直接驅(qū)動大功率IGBT,VDMOS等。
這種電路是在高速光耦合昂貴的時代設(shè)計的,并且 它已經(jīng)被很好地使用了。 建議做一些實驗。 
關(guān)于高速光耦合的問題,我比較了類似等級的產(chǎn)品,例如6N135和TLP521。 您也可以嘗試一下。 如果您不使用6N135中的三極管來加速,則6N135的性能確實比TLP521更好。 不多,當(dāng)然差距也非常明顯。 說這句話的目的是告訴您如何正確理解光學(xué)蓮花的設(shè)計方法。
高速光耦在結(jié)構(gòu)
上不同于普通光耦。在結(jié)構(gòu)上,高速光耦與普通光耦不同。 高速光耦的結(jié)構(gòu)是光電二極管放大器驅(qū)動電路,普通光耦的結(jié)構(gòu)是光敏三極管(放大驅(qū)動電路)。 光電二極管的響應(yīng)速度(上升和下降時間)約為納秒,光電晶體管的響應(yīng)速度(上升和下降時間)約為微秒。 并不是說普通的光耦可以在線性區(qū)域中高速運行,并且其固有的響應(yīng)時間是有限的。 另外,如果普通光耦在線性區(qū)域中起作用,則它也將受截止頻率Fc(Cut-off Frequency)參數(shù)的限制。 普通光耦的Fc基本在50KHz左右(測試條件VCC = 5v,IC = 5ma,RL = 100R,RL增大,F(xiàn)c較小。當(dāng)RL = 1K時,F(xiàn)c約為10KHz),類似于TLP521,F(xiàn)c 50KHz,PC817,F(xiàn)c約為80KHz,CNY117,F(xiàn)c約為250KHz。 
當(dāng)然,在增加驅(qū)動電流(至200MA)/減小負(fù)載電阻(至500OHM)/優(yōu)化驅(qū)動脈沖(某些情況下)的情況下,某些常見的光耦確實可以達(dá)到500KHz的速度。 光耦制造商的應(yīng)用筆記提到了類似的應(yīng)用)
將6N135與TLP521進(jìn)行比較,的確是不正確的。
同意對光耦結(jié)構(gòu)的看法。 如果僅使用6N135接收二極管并使用Ib串電阻(更大)輸出,則它將對TpLH產(chǎn)生更大的影響,這是不公平的,而且沒有人會如此愚蠢地使用它。 
TLP521使用光電晶體管并具有電流傳輸比,這使得可以使用巧妙的外部放大和整形電路設(shè)計。 
沒有針對RS-485光隔離問題優(yōu)化的電路。 
時間是有限的,沒有針對RS485進(jìn)行優(yōu)化,也沒有進(jìn)行優(yōu)化以達(dá)到令人滿意的效果。 
請挖出我之前做過的電路,以供參考。 
不容易確保光耦處于線性狀態(tài),并且光耦的電流傳輸比變化太大,例如521,則電流傳輸比為 在0.5?6之間,因此在相同的IF下,輸出電壓變化范圍為0.5?6倍,這給后續(xù)級工作點的定義帶來了很大的困難,這基本上是不可能的。


陳小姐:

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