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如何驱动光耦?计算相关参数?使电路正常工作

1 理解光耦 光耦合是隔离传输器件,原边给定信号,副边回路输出隔离信号。对于光耦的隔离容易理解,此处不做讨论。用简单的图(图).1)说明光耦的工作:边输入信号Vin,在原边施用发光二极管和Ri 产生光耦的输入电流If,If驱动发光二极管,使副边光敏三极管导通,回路VCC、RL 产生Ic,Ic经过RL产生Vout,达到传输信号的目的。原边副边直接驱动关联是CTR(电流传输比)Ic≤If*CTR。 图.1。

如果理解,光耦通常有两种用途:线性光耦合和逻辑光耦合? 工作在开关状态下的光耦副边三极管饱和导通,管压降<0.4V,Vout约等于Vcc(Vcc-0.4V左右),Vout 大小只受Vcc大小影响。此时Ic<If*CTR,该工作状态用于传输逻辑开关信号。在线状态下工作的光耦,Ic=If*CTR,副边三极管压降等于Vcc-Ic*RL,Vout= Ic*RL=(Vin-1.6V)/Ri * CTR*RL,Vout 大小直接与Vin 成比例一般用于反馈环路 (1.6V 这是一个粗略的估计,实际上是根据设备数据,后续1.6V同) 。

光耦开关和线性状态可以类比为普通三极管的饱和放大状态。

因此,通过分析实际电路,消除隔离因素,通过分析三极管来分析光耦合是一种非常有效的方法。该方法分析CTR 有助于理解参数和延迟参数。

2 光耦CTR 概要:

1)根据实际情况分析工作在线状态的光耦;

2)在开关状态下工作的光耦应确保光耦导通CTR 有一定的余量;

3)CTR受多种因素影响。

2.1 光耦能否可靠导致实际计算 例子分析,如图.假设1中的光耦电路 Ri = 1k,Ro = 1k,光耦CTR= 假设光耦导通时二极管压降为10%.6V,副边三极管饱和导通压降Vce=0.4V。输入信号Vi 是5V的方波, 输出Vcc 是3.3V。Vout 能得到3.3V 的方波吗? 我们算算:If = (Vi-1.6V)/Ri = 3.4mA 副边电流限制:Ic’ ≤ CTR*If = 1.7mA 假设副边需要饱和导通,则需要Ic’ = (3.3V – 0.4V)/1k = 2.9mA,大于电流通道的限制,因此导通时,Ic它将被光耦限制到1.7mA, Vout = Ro*1.7mA = 1.7V

所以副边得到的是1.7V 的方波。 为什么得不到3?.3V 方波可以理解为图.1 光耦电路的电流驱动能力小,只能驱动1.7mA 因此,光耦会增加副边三极管的导通压降,限制副边电流到1.7mA。 解决方案:增加If;增大CTR;减小Ic。对应措施为:减少Ri 电阻值;更换大CTR 光耦;增大Ro 阻值。

稍微优化上述参数,假设增加Ri 到200欧姆,所有其他条件都不变,Vout能得到3.3V的方波吗? 重新计算:If = (Vi – 1.6V)/Ri = 17mA;副边电流限制Ic’ ≤ CTR*If = 8.5mA,远远大于副边饱和导通所需的电流(2.9mA),所以实际Ic = 2.9mA。

所以,更改Ri 后,Vout 输出3.3V 的方波。 在实际计算开关状态的光耦时,电路通常需要正常工作Ic 最小限度地提供原边If 之间Ic/If 与光耦的比值CTR 比较参数,如果Ic/If ≤CTR,说明光耦能可靠 通常会预留一点余量(建议小于)CTR 的90%)。

在线工作状态令当别论。

2.2 CTR受这些因素的影响 上一节说到设计,一定要保证CTR 因为CTR这些因素的大小受多种因素的影响CTR与CTR 一致性参数(壳温/If)。 1)光耦本身:

以8701为例,CTR 在Ta=25℃/If=16mA时间范围为(15%)~35%)说明 8701 无论何时/何地,无论何时/何地,任何批次的样品,只要在Ta=25℃ /If=16mA 在这种条件下,CTR 一个确定值可以确定在15%~35%以内。计算导通时,应计算下限,并确保有余量。计算关闭时,应达到上限。

2)壳温影响: Ta=25℃条件下的CTR 下限已经确定,但产品中的温度范围往往比较大,比如光耦会在(-5~75℃)下,在这种情况下CTR 如何确定?还是看8701? 的手册:有Ta-CTR关系图:

图为25 度为基准,在其他条件不变的情况下,-5 度下的CTR 是25 度下的0.9 倍左右,75 度下最小与25 度下的CTR 持平。 所以在 16mA/(-5~75℃)条件下,8701的CTR 最小值是15%*0.9 = 13.5%

3) 受If 影响。 假设是实际的If是3.4mA,那么如何确定呢?CTR在If=3.4mA / Ta=(-5~75℃)最小条件CTR 值。 查看 8701 的If-CTR 曲线。图中给出三条曲线,代表抽取三个样品进行测试If-CTR 曲线,实际上只需要一个样品曲线。

注:这张图很容易理解为三个曲线:下限/典型/上限,但事实并非如此。大多数图表曲线只是相对关系图,绝对参数值不能在图中读取。 计算:选择最上面的样品曲线,从图中找到,

If=16mA 时CTR 大概28%,

在If=3.4mA时CTR 大概在46%。3.4mA 是16mA 时的46%/28% = 1.64倍; 所以,在 If=3.4mA / (-5~75℃),CTR下限为13.5% * 1.64 = 22.2% 以上所有分析于8701 是的,其他光耦特性曲线需要检查用户手册,分析方法相同。

3 光耦延时 上述CTR 影响信号能否传输的问题类似于直流特性。以下主要分析光耦的延迟 特性,即光耦能传送多快信号。 它涉及两个参数:光耦导延迟tplh 延迟与光耦关断tphl,以8701 为例:在 If=16mA/Ic=2mA 关断延迟最大为0.8uS,导通延迟最大1.2uS。所以用8701 传递500k 无法满足上述开关信号。

标签: 放大电路的线性调节装置

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