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光耦隔离驱动设计及计算

光耦隔离驱动设计及计算
光耦隔离驱动设计及计算

关键词:光耦隔离驱动传输比(CTR)If Ic

【问题描述】: (1)

【问题分析】 (1)

【优化方案】 (1)

【收获】 (8)

【问题描述】:

监控类产品中中经常要用到光耦隔离电路,例如CAN、485,232等通信电路,或者是信号输入输出隔离电路等。我们在设计中要根据光耦的几个主要参数,仔细计算光耦原副边的电路参数。否则可能导致电路功能异常。下面就某个市场问题展开分析。

山东基站的IPLU0006出现如下问题,将IPLU0006的串口6(485通道)与智能设备IPLU1501相连,前置机中显示IPLU1501往往通讯正常一段几分钟之后,即通讯异常。而将设备断电重启后,通讯正常一段时间后设备又会出现通讯异常,如此反复。

【问题分析】

对现场寄回来的样机进行分析,发现是由于电路设计是裕量不足引起。

具体分析如下:

①下图为RS485电路中前端的光耦隔离部分,其中红色选中部分为收发控制电路部分。CPU发出的控制信号经过缓冲驱动后经光藕隔离,控制通信芯片的收发控制端。这里原边上拉电阻为2kΩ,副边上拉电阻为4.7kΩ。

当RTS2输出为低电平时(0.2V)时,光耦饱和导通。ADM483的收发控制段被拉低,收发控制端一直箝位在低电平而保持为接收状态。当RTS2输出为高电平时(3.3V)时,光耦断开,ADM483的收发控制段被拉高而保持为发送状态。

由于485为总线制,总线上可能有多个智能设备,所以对于同一时刻,总线上只能有一台设备处于发送状态,而其他的设备都处于接收状态。对于485电路缺省状态,应该为接收状态,避免从机初始化过程或故障时,影响总线的正常功能。

通过示波器对故障样机的各个波形进行测量,首先发现只有总线AB端只有主设备的数据发出,而从设备没有响应。检测收发控制端口的波形时发现,当其需要低电平将电路嵌位在接收状态时。该电压较高接近2V。这会导致主设备一直处于发送状态,整个总线都会出现通讯异常。说明光耦并没有工作在预想的饱和状态下,而是工作在放大状态。

设备断电一段时候后重启能够正常工作一段时间,是因为光耦的传输比受温度的影响比较大。当设备刚刚启动时,系统温度还不是特别高,所以传输比CTR相对较大。而工作一段时间后,温度上来后,传输比CTR下降(经过计算此时的光耦传输比不到60%),光耦没法工作在饱和状态,副边电压升高,电路工作不正常。

原有的电路计算如下:

Vce=0.2V, Ic=(5-0.2)/4.7K=1.021mA, If=(3.3-1.2)/2K=1.05mA

If是否满足要求:

Ifx=Ic/CTRmin=1.021mA/100%=1.021mA

If>Ifx

按照公司的降额规范,要审查集电极电压Vce和集电极的平均电流Icav应该满足75%的降额要求。

结论:Pass

注: CTRmin=100%

与物料品质部的同事沟通后,才知道光耦传输比虽然宣称范围是100%-300%,但其是在温度为25度,If为5mA时的结果。当温度升高,或是If为1mA时,其传输比会下降很多。其测量的结果如下。

对于本次失效的PS2701,高低温下不同IF 下的CTR 测量情况如下:

该光耦的datesheet中有如下资料:

由上图可以得出

②而光耦会工作在(-10~60摄氏度)下,由Ta-CTR关系图可知,-10度时的CTR与25度下的CTR持平,60度时的CTR时25度下CTR的0.9倍左右。但是物料品质部同事实测出的结果表明却表明,CTR受温度的影响远不在此。58度时的CTR只是25度下CTR的0.7倍左右。可见CTR受温度的影响非常大。

结论

公司的降额指导书中提到如下两点:

A. 因光耦传输常量分散性较大,在电路设计时一定要注意保证充分的设计裕量,一般是在电路设计计算时,取光耦传输参量上限值的100%和下限值的70%分别进行电路计算,要求电路计算合格。光耦传输参量包括有CTR、I FT、、tp等。

B. 对于光耦模拟信号的静态工作点IF,一般要求大于1mA。静态工作点太低接近死区,容易带来系统温度特性差,光耦替代性差,电路对光耦批次性敏感等不良问题。

【优化方案】

以后我们在进行原理图审查时,应关注以下几点

1.计算得到的光耦的原边电流建议大于2mA。

2.计算时对于传输比CTR参数应该取下限值的70%进行计算。

3.对于PS2701系列的光耦,原边二极管取1.2V压降。

4.从控制芯片中输出的低电平电压取0.2V。

按照以上4点对于上面的电路进行计算,参考如下:

该电路为收发控制电路,光耦必须要有效的工作在饱和状态和截止状态。

Vce=0.2V, If=(3.3-1.2-0.2)/2k=0.95mA----------------------原边电流应该大于2mA.

Ic=(5-0.2)/4.7k=1.02mA,

Ifx=Ic/CTRmin=1.02mA/(100%×0.7)=1.46mA

CTR是光耦运行的传输比,在设计中要满足上限100%,下限70%的降额要求。

If应满足要求: If>Ifx

此处不满足该要求

结论: Fail

注: CTRmin=100%

更改方案将电阻R618更换为620欧姆,重新计算:

Vce=0.2V, If=(3.3-1.2-0.2)/0.62k=3.06mA

Ic=(5-0.2)/4.7k=1.02mA,

Ifx=Ic/CTRmin=1.02mA/(100%×0.7)=1.46mA

CTR是光耦运行的传输比,在设计中要满足上限100%,下限70%的降额要求。

If应满足要求: If>Ifx

此处满足该要求

结论: Pass

注: CTRmin=100%

电路分析

当TXD输出为高时,光耦无法导通,输出为高;

当TXD输出为低时,光耦导通,三极管Q52饱和导通,输出为低。

该电路中的光耦为高速光耦,从CPU这边传送过来的458信号要经过它传输出去。这个电路算的上经典电路,Vce的电压嵌位在4.3V左右,光耦工作在放大状态。当总线上的传输速率较高时,能够达到较短的上升和下降时间。

1)导通后保证U58管脚4电压足够低,V ce(Q52)=0.2V,则

I c(Q52)=(5V- V ce(Q52))/R512=(5-0.2)/2K=2.4mA

I b(Q52)= I c(Q52)/h FE=2.4/20mA=0.12mA------------------------ h FE是三极管的放大倍数,数字电路,

要保证三极管Q52工作在饱和区,根据器件手册取最小值20;

2)光耦U58集电极电流

I c(U58)= I b(Q52)+V be(Q52)/R515=0.12mA+0.7V/0.47K=1.609mA

3)期望的光耦输入电流I FX计算如下:

I FX= I c(U58)/(CTR MIN*0.7)=1.609mA/(200%*0.7)=1.150mA----------------------------CTR是光耦运

行的传输比,在设计中要满足上限100%,下限70%的降额要求。

4)计算实际的输入电流I F:

I F=(3.3-V F-0.2)/R518=(3.3-1.2-0.2)/0.62=3.065mA ----------------光耦导通时,原边二极管的压降V F取

1.2V,原边电流应该大于2mA.

满足If>Ifx

结论:Pass

另外:测试规范中要求上升时间tr和下降时间tf应该小于最高波特率下周期的1/8。以最高波特率为19200bps为例,周期为T=52us,因此上升沿tr和下降沿tf应该小于6.5us。

根据芯片手册得,R L的电阻应该200欧姆左右。

如上图中红色方框选中的电路等效电阻应该小于200欧姆。

简单计算其等效电路电阻:

IC约为I f(U58)*(CTR MIN)=3.065mA

R L=0.7/3.065mA=233欧

电路分析:当光电耦合器二极管端2脚为高电平时,光电耦合器不导通,RXD0输出为高。

当光电耦合器二极管端2脚为低电平时,光电耦合器工作在线性工作区,三极管Q41发射结正偏,饱和导通,集电极输出为低,即RXD0输出为低。

计算:

1)导通后保证RXD电压足够低,V ce(Q41)=0.2V,则

I c(Q41)=(3.3V- V ce(Q41))/R408=(3.3-0.2)/2K=1.55mA

I b(Q41)= I c(Q41)/h FE=1.55/20mA=0.0755mA------------------------ h FE是三极管的放大倍数,数字电

路,要保证三极管Q41工作在饱和区,根据器件手册取最小值20;

2)光耦U8集电极电流

I c(U8)= I b(Q41)+V be(Q41)/R407=0.0755mA+0.7V/0.47K=1.654mA

3)期望的光耦输入电流I FX计算如下:

I FX= I c(U8)/CTR MIN=1.654mA/(100%*0.7)=2.363mA----------------------------CTR是光耦运行的传输比,

在设计中要满足上限100%,下限70%的降额要求。

4)计算实际的输入电流I F:

U41器件2脚连接在肖特级二极管D401上,当D401导通,压降最大为0.38V,U41二极管输入电流为If=(5-1.2-0.38)/750=4.56mA------------------满足原边电流应该大于2mA.

满足If>Ifx

结论:Pass

注: CTRmin=100%

上图是个线形光耦使用的典型例子

光耦的工作电流控制在5mA(从5到10mA该光耦工作在线形区),外接电阻R11 连接在VCC 与压腔振荡器VCO 输入端之间,电阻值的设定不能使光耦进入饱和状态,R11=(12V-3.3V)/5mA=1740Ω,选1.8K。

光耦MOC8102 的Ctrr(传输比)是100%,光耦Id使用考虑裕量选为8mA;流过光耦LED 的电流值由R20 来限定,R20=5V-(V U3+V LED)/8mA=138Ω,选120Ω。(Vled取为1.4v,tl431的电压取为2.5v)如果在此范围内光耦不饱合,则光耦可以稳定的工作在线性区保证整个回路的控制。

【总结】

光耦的使用需要特别关注几个主要的参数,并且深刻理解Datasheet中所给的这些参数的前提条件(例如25℃环境温度;10mA负载电流;1KHz频率等等这些前提条件)。我们在设计中必须要考虑到这些因素,确保电路从理论上分析,在任何规定之条件下都能够正常工作,而不是在仅仅在典型值下能工作或实际测试能正常工作。

TL431与TLP521的光耦反馈电路几种连接方式及其工作原理

TL431与TLP521的光耦反馈电路几种连接方式及其工作原理 在一般的隔离电源中,光耦隔离反馈是一种简单、低成本的方式。但对于光耦反馈的各种连接方式及其区别,目前尚未见到比较深入的研究。而且在很多场合下,由于对光耦的工作原理理解不够深入,光耦接法混乱,往往导致电路不能正常工作。本研究将详细分析光耦工作原理,并针对光耦反馈的几种典型接法加以对比研究。1 常见的几种连接方式及其工作原理。常用于反馈的光耦型号有TLP521、PC817等。这里以TLP521为例,介绍这类光耦的特性。 TLP521的原边相当于一个发光二极管,原边电流If越大,光强越强,副边三极管的电流Ic越大。副边三极管电流Ic与原边二极管电流If的比值称为光耦的电流放大系数,该系数随温度变化而变化,且受温度影响较大。作反馈用的光耦正是利用“原边电流变化将导致副边电流变化”来实现反馈,因此在环境温度变化剧烈的场合,由于放大系数的温漂比较大,应尽量不通过光耦实现反馈。此外,使用这类光耦必须注意设计外围参数,使其工作在比较宽的线性带内,否则电路对运行参数的敏感度太强,不利于电路的稳定工作。 通常选择TL431结合TLP521进行反馈。这时,TL431的工作原理相当于一个内部基准为2.5 V的电压误差放大器,所以在其1脚与3脚之间,要接补偿网络。 常见的光耦反馈第1种接法,如图1所示。图中,Vo为输出电压,Vd为芯片的供电电压。com信号接芯片的误差放大器输出脚,或者把PWM 芯片(如U C3525)的内部电压误差放大器接成同相放大器形式,com信号则接到其对应的同相端引脚。注意左边的地为输出电压地,右边的地为芯片供电电压地,两者之间用光耦隔离。 图1所示接法的工作原理如下:当输出电压升高时,TL431的1脚(相当于电压误差放大器的反向输入端)电压上升,3脚(相当于电压误差放大器的输出脚)电压下降,光耦TLP521的原边电流If增大,光耦的另一端输出电流Ic增大,电阻R4上的电压降增大,com引脚电压下降,占空比减小,输出电压减小;反之,当输出电压降低时,调节过程类似。 常见的第2种接法,如图2所示。与第1种接法不同的是,该接法中光耦的第4脚直接接到芯片的误差放大器输出端,而芯片内部的电压误差放大器必须

光耦隔离放大电路(二)讲解

中文摘要 本文主要通过光耦隔离放大电路,对光电耦合器4N25及放大电路和电压跟随器中的放大器件TL084的特性进行简要描述和分析。 光耦隔离放大电路主要由电压串联负反馈放大电路光电耦合器和电压跟随器三部分组成。其中光电耦合器是本次设计的关键。 光耦的工作原理包括:光的发射、光的接收及信号放大三个环节。输入的电信号驱动发光二极管(LED),使之发出一定波长的光,被光探测器接收而产生光电流,再经过进一步放大后输出。这就完成了电—光—电的转换,从而起到输入、输出、隔离的作用。由于光耦合器输入输出间互相隔离,电信号传输具有单向性等特点,因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。又由于光耦合器的输入端属于电流型工作的低阻元件,因而具有很强的共模抑制能力。所以,它在长线传输信息中作为终端隔离元件可以大大提高信噪比,光耦合器的主要优点是:信号单向传输,输入端与输出端完全实现了电气隔离隔离,输出信号对输入端无影响,抗干扰能力强,工作稳定,无触点,使用寿命长,传输效率高。在单片开关电源中,利用线性光耦合器可构成光耦反馈电路,通过调节控制端电流来改变占空比,达到精密稳压目的。 在放大电路中采用电压串联负反馈电路,对输入的信号进行比例放大输出,并且由于采用负反馈,这样就可以使电路具有较好的恒压输出特性。在整个电路的输出端与电压更随器连接,以进一步使电路达到良好稳压输出效果。 关键词隔离放大器光耦电压放大电路电压跟随器

目录 课程设计任务书................................................................................................错误!未定义书签。隔离放大电路的设计........................................................................................错误!未定义书签。模拟电子技术课程设计成绩评定表............................................................错误!未定义书签。中文摘要..................................................................................................................................... I 目录. (1) 1.设计任务描述 (2) 1.1 设计题目: (2) 1.2 设计要求: (2) 1.2.1 设计目的: (2) 1.2.2 基本要求: (2) 1.2.3发挥部分: (2) 2.设计思路 (3) 3.基本框架 (4) 4.模块细节及各部分电路设计及参数计算 (5) 4.1方波信号输入 (5) 4.2电源提供电流进入光耦图 (6) 4.2.1 光偶的一些参数 (6) 4.2.2分析 (9) 4.2.3放大电路的选择及计算 (9) 4.2.4 光耦简图 (11) 4.2.5 CTR的计算 (11) R的计算 (11) 4.3 4 4.4 电压跟随器的设计图 (12) 4.5 方波仿真信号输出 (12) 4.6.注意的问题 (13) 5.电路元件清单 (14) 6.主要元器件介绍 (15) 6.1光耦数据单 (15) 6.2 TLO84的数据单 (17) 7.小结 (19) 8.参考文献 (21) 9.附录 (22)

光电隔离电子电路图大全

光电隔离电子电路图全集 一.MSD1型湿敏原件空气翁度测量仪电路图 二.光电隔离器应用电路图 光电隔离器可以组成多种多样的应用电路。如组成光电隔离电路,长传输线隔离器,TTL电路驱动器,CMOS 电路驱动器,脉冲放大器等。目前,在A/D模拟转换开关,光斩波器,交流、直流固态继电器等方面也有广泛应用。光电隔离器的输入部分为红外发光二极管,可以采用TTL或CMOS数字电路驱动。 在图a,输出电压Vo受TTL电路反相器的控制,当反相器的控制输入信号为低电平时,信号反相使输出为高电平,红外发光二极管截止,光敏三极管不导通,Vo输出为高电平。反之Vo输出为低电平。从而实现TTL电路控制信号的隔离、传输和驱动作用。 图2为CMOS门电路通过光电隔离器为中间传输媒介,驱动电磁继电器的应用实例。当CMOS反相器的输出控制信号为高电平时.其输出信号为低电平,Q晶体管截止,红外发光二极管不导通,光电隔离器中的输出达林顿管截止,继电器控制绕组J处于释放状态。反之继电器的控制绕组J吸合,继电器的触点可完成规定的控制动作,从而实现CMOS门电路对电磁继电器控制电路的隔离和驱动。

选用输出部分为达林顿晶体管的光电隔离器,可以显著提高晶体管的电流放大系数,从而提高光电耦合部分的电流传输比CTR。这样,输入部分的红外发光二极管只需较小的正向导通电流If,就可以输出较大的负载电流,以驱动继电器、电机、灯泡等负载形式。 达林顿晶体管输出形式的光电隔离器,其电流传输比CTR可达5000%,即Ic=5000×If ,适用于负载较大的应用场合。在采用光电隔离器驱动电磁继电器的控制绕组时,应在控制绕组两侧反向并联二极管D,以抑制吸动时瞬恋反电动势的作用,从而保护继电器产品。 · [图文] 多敏固态控制器光电输入的电路应用原理 · [图文] 线性光藕隔离放大器电路 · [图文] 采用光隔离器的电码实验操作振荡器 · [图文] AD7414/AD7415 数字输出温度传感器 · [图文] 加外部缓冲器的远程测温电路 · [图文] 具有整形作用的光耦隔离电路 · [图文] 带PNP三极管电流放大的光耦隔离电路 · [图文] 普通光耦隔离电路 · [图文] PARCOR方式语音合成电路图 · [图文] ADM方式语音合成电路图 · [图文] 用CMOS逻辑门控制AD590电路图 · [图文] 灵敏度可调节的光电继电路图 · [图文] 光敏吸合式继电路图 · [图文] 光敏晶体管施密特电路图 · [图文] 光敏晶体管及光照吸合式继电器电路图 · [图文] 光敏晶体管光敏电桥电路图 · [图文] 光敏晶体管电感桥电路图 · [图文] 光敏吸合式继电路图 · [图文] 光控玩具汽车向前停车电路图 · [图文] 光控施密特触发电路图 · [图文] 光控升压电路图 · [图文] 光控升压电路图 · [图文] 光控换向电路图 · [图文] 光控发光二极管电路图 · [图文] 光控多功能触发器电路图 · [图文] 光控串联晶闸关开关电路图 · [图文] 光控触发脉冲形成电路图 · [图文] 光控常开式交流接触器电路图 · [图文] 光控常闭式交流接触器电路图 · [图文] 光控插座电路图 · [图文] 光控 闪光管电路图 · [图文] 光控555维电器电路图 · [图文] 光可控电路图 · [图文] 光继电路图

光耦合器的作用及其电路

光耦合器的作用及其电路 摘要线性光耦合器是目前国际上正推广应用的一种新型光电隔离器件。文中介绍其性能特点、产品分类,以及它在单片开关电源中的应用。 关键词光耦合器线性电流传输比通信单片开关电源 光耦合器(optical coupler,英文缩写为OC)亦称光电隔离器或光电耦合器,简称光耦。它是以光为媒介来传输电信号的器件,通常把发光器(红外线发光二极管LED)与受光器(光敏半导体管)封装在同一管壳内。当输入端加电信号时发光器发出光线,受光器接受光线之后就产生光电流,从输出端流出,从而实现了“电—光—电”转换。普通光耦合器只能传输数字(开关)信号,不适合传输模拟信号。近年来问世的线性光耦合器能够传输连续变化的模拟电压或模拟电流信号,使其应用领域大为拓宽。 1 光耦合器的类型及性能特点 1.1 光耦合器的类型 光耦合器有双列直插式、管式、光导纤维式等多种封装形式,其种类达数十种。光耦合器的分类及内部电路如图1所示。图中是8种典型产品的型号:(a)通用型(无基极引线); (b)通用型(有基极引线);(c)达林顿型;(d)高速型;(e)光集成电路;(f)光纤型;(g)光敏 晶闸管型;(h)光敏场效应管型。 1.2 光耦合器的性能特点 光耦合器的主要优点是单向传输信号,输入端与输出端完全实现了电气隔离,抗干扰能力强,使用寿命长,传输效率高。它广泛用于电平转换、信号隔离、级间隔离、开关电路、远距离信号传输、脉冲放大、固态继电器(SSR)、仪器仪表、通信设备及微机接口中。在单片开关电源中,利用线性光耦合器可构成光耦反馈电路,通过调节控制端电流来改变占 空比,达到精密稳压目的。 1.3 光耦合器的技术参数 主要有发光二极管正向压降VF、正向电流IF、电流传输比CTR、输入级与输出级之间的绝缘电阻、集电极-发射极反向击穿电压V(BR)CEO、集电极-发射极饱和压降VCE(s at)。此外,在传输数字信号时还需考虑上升时间、下降时间、延迟时间和存储时间等参数。 常用参数: 正向压降VF:二极管通过的正向电流为规定值时,正负极之间所产生的电压降。 正向电流IF:在被测管两端加一定的正向电压时二极管中流过的电流。 反向电流IR:在被测管两端加规定反向工作电压VR时,二极管中流过的电流。 反向击穿电压VBR::被测管通过的反向电流IR为规定值时,在两极间所产生的电压降。 结电容CJ:在规定偏压下,被测管两端的电容值。 反向击穿电压V(BR)CEO:发光二极管开路,集电极电流IC为规定值,集电极与发射集间 的电压降。 输出饱和压降VCE(sat):发光二极管工作电流IF和集电极电流IC为规定值时,并保持I C/IF≤CTRmin时(CTRmin在被测管技术条件中规定)集电极与发射极之间的电压降。

光耦隔离电路(参考提供)

光耦电路设计 目录 简介: (2) 输入电路(原边) (2) 输出电路(副边) (6) 电流传输比: (7) 延时: (9)

简介: 外部信号可能是电压、电流或开关触点,直接接入电路可能会引起瞬时高压、过压、接触点抖动等。因此在外部信号输入之前,须经过转换、保护、滤波、隔离等措施。对小功率信号处理时: 通常简单采用RC 积分滤波或再添加门电路;而在对大功率信号处理时:输入与内部电路电压或电源电压的压差较大,常常采用光电耦合器来隔离。 使用光耦设计隔离电路时,特别要注意电流传输比的降额,驱动电流关断和开通的大小,与延迟相关的负载大小及开关速率。在进行光耦输入电路设计时,是以光耦为中心的输入电路与输出电路(即原边与副边的电路),光耦的工作原理就是输入端输入信号V in ,光耦原边二极管发光使得光耦副边的光敏三极管导通,三极管导通形成回路产生相应信号(电压或者电流),这样就实现传递信号的目的。在进行光耦输出电路设计时,计算公式与输入部分相同,同时需关注电平匹配、阻抗匹配、驱动功率、负载类型和大小。以下针对光耦输入电路设计为例。 输入电路(原边): 针对于光耦原边的电路设计,如图1 , 就是设计发光二级管的驱动电路。因此须 首先要了解光耦的原边电流I F 和二极管的导通压降V F 等相关信息。根据必要的 信息来设计LED 驱动电路,和通常的数字输入电路一样,输入端需要添加限流电阻对二极管起保护作用。而这个电阻的阻值则是此处的关键,对于图1的限流电阻R 的阻值可以根据下面的公式计算: ……………………… ① 波。并且RC 电路的延迟特性也可以达到测试边沿,产生硬件死区、消除抖动等 图1 LED 驱动电路

数字信号光耦合器应用电路设计

2008年10月第10期电子测试 EL ECTRONIC TEST Oct.2008No.10 数字信号光耦合器应用电路设计 田德恒 (莱芜职业技术学院信息工程系 莱芜 271100) 摘 要:较强的输入信号可直接驱动光耦的发光二极管,较弱的则需放大后才能驱动光耦。在光耦光敏三极管的集电极或发射极直接接负载电阻即可满足较小的负载要求;在光耦光敏三极管的发射极加三极管放大驱动,通过两只光电耦合器构成的推挽式电路以及通过增加光敏三极管基极正反馈,既达到较强的负载能力,提高了功率接口的抗干扰能力,克服了光耦的输出功率不足的缺点,又提高光耦的开关速度,克服了由于光耦自身存在的分布电容,对传输速度造成影响。最后给出了光耦合器在数字电路中应用示例。关键词:数字信号;光电耦合器;输入电路;输出电路中图分类号:TP211 文献标识码:B Applied circuit design of optoelect ronic coupler to t he digital signal Tian Deheng (Dept of Information Engineering ,Lai Wu Vocational College ,Laiwu 271100,China ) Abstract :The light 2emitting diode of optocoupler can be directly drived by stro nger inp ut sig 2nals ,t he weaker t he inp ut signal can be enlarged before driving optocoupler.Connecting direct 2ly load resistance wit h t he collector or emitter of p hotot ransistor to meet smaller load require 2ment s ;drover by t he amplifier triode on t he emitter of p hotot ransistor ,p ush 2p ull circuit s con 2sisting of two optocoupler as well as positive feedback added to base of t he p hotot ransistor not o nly achieve st rong load capacity and enhance t he power of t he interface anti 2jamming capabili 2ty ,but also overcome t he shortcomings of t he scant outp ut power ,increase t he switching speed ,overcome effect on t he speed of t he t ransmission due to t he distribution of capacitance.Finally ,t he application example of t he optocoupler in t he digital circuit is given.K eyw ords :digital signal ;optoelect ronic coupler ;inp ut circuit ;outp ut circuit 0 引 言 光电耦合器是一种把发光元件和光敏元件封 装在同一壳体内,中间通过“电2光2电”转换来传输 电信号的半导体光电子器件。光耦合器的主要优点是单向传输信号,输入端与输出端完全实现了电气隔离,抗干扰能力强,使用寿命长,传输效率高。它广泛用于电平转换、信号隔离、级间隔离、开关电

线性光耦隔离电路

线性光耦隔离电路 线性光耦隔离电路的设计 所设计的线性光耦隔离电路是由两个光电耦合器、两个偏置输入电路和一个差分放大电路组成,框图如图1所示。 因为光电耦合器有其特有的工作线性区,偏置输入是用来调节光电耦合器(1)的输入电流,使其工作在线性区。而光电耦合器(2)和偏置输入(2)通过差分放大电路来耦合光电耦合器(1)的漂移和非线性。差分放大电路还用来得到放大的模拟信号。 光耦隔离放大电路采用TLP521-2光电耦合器、LF356普通一路放大器和LF347普通四路放大器。TLP521-2光电耦合器是集成了图1中光电耦合器(1)和(2),LF356主要用于信号输入前的信号处理,一方面保证光电耦合器工作在线性区,另一方面,对输入信号作简单的放大。LF347则组成差分放大电路。所以光耦隔离放大电路的结构图如图2所示。 线性光耦隔离电路的接线原理如图3所示。 图中,LF356为放大器(1),中间两个光电耦合器由TLP521-2构成,后面四个放大器由LF347构成。

线性光耦隔离电路的工作原理 光电耦合器的工作特性 TLP521-2光电耦合器是由两个单独的光电耦合器组成。一般来讲,光电耦合器由一个发光二极管和一个光敏器件构成。发光二极管的发光亮度L与电流成正比,当电流增大到引起结温升高时,发光二极管呈饱和状态,不再在线性工作区。光电二极管的光电流与光照度的关系可用IL∝Eu表述。其中,E为光照度,u=1±0.05,因此,光电流基本上随照度而线性增大。但一般硅光电二极管的光电流是几十微安,对于光敏三极管,由于其放大系数与集电极电流大小有关,小电流时,放大系数小,所以光敏三极管在低照度时灵敏度低,而在照度高时,光电流又呈饱和趋势。达不到线性效果。 因为不同的光电耦合器有不同的工作线性区,所以,在试验过程中,应该首先找到光电耦合器的线性区。光电耦合器TLP521-2的电流线性区大约为1~10mA。 光电耦合器的偏置输入电路可以决定输入它的电流的范围,偏置电路设计的好,可以使得输入电流在很大范围内变化时,光电耦合器依然工作在线性区。 差分放大电路工作原理 本电路中差分放大电路采用多运放、可增益、可调零电路。图3中,两个光电耦合器的输出分别通过放大器(2)和(3)输入到放大器(4)的同相端和反相端,再差分放大到输出。放大器(5)主要是用来调零。其中,光电耦合器(2)的偏置输入电路通过放大电路来补偿光电耦合器(1)的漂移以及非线性部分。一旦补偿奏效,电路的输出就只与光电耦合器(1)的输入有关。 线性光隔离电路在程控电压源中的应用 本电路所用输入电压是由PC机给定,该电压由程序控制,并且可调节。通过D/A转换,变成模拟信号后,送到光耦合隔离放大电路的输入端,由隔离放大电路隔离放大后从放大器(5)输出。同时在输出端找一个反馈点,同样通过隔离放大电路和A/D转换返回PC机,通过反馈调整程序,使输出更精确。 本实验所要求的PC机给定电压为0-5V,输出要求达到0-12V。 光耦合隔离电路在程控电压源中应用的框图如图4所示。 由于试验的目的是为了得到不受输入影响的精确模拟信号,电路首先要凋零,即在零输入状态下保证输出为零。调试步骤如下: 1.调节放大器(1)的反相端,使输入电压为零(即接地)。 2.为保证光电耦合器(1)工作在线性区,调节放大器(1)同相端的输入电压,使输出电压达到一个线性度较好的工作区。 3.调节光电耦合器(2),使得两个耦合器的输入电流完全相同(因为其电流工作特l生),从而使得输出电流也近似相同(因为电子 元器件本身的误差,不可能完全相同)。 4.调节放大器(2)和(3)的正相输入电压,使两者相等。这样,在放大器(4)的输出端可以得到一个接近零的输出(也不能完全为零)。 R12为放大倍数调节电阻。 5.调节R17使得放大器(5)输出端电压为零,即PR17为调零电阻。 6.根据所给输入电压Vin调节放大倍数,得到所需电压Vout。 通过试验及调试,得到一组线性度很好的数据。 调试中应注意的问题 1.电路中所有+Vcc均为+12V,-Vcc均为-12V,GND为地,但光电耦合器左右两边用两套电源,以避免信号干扰。 2.对单个放大器而言,在调试时,尽量让输出电压在12V以下。 3.光电耦合器的输入电流应在2~10mA为宜(这是光电耦合器的线性区,电流太大或太小都会偏离线性区),本实验采用 6.17mA(0V输入时)。且当输入电压Vin从0~5V改变时,光电耦合器(1)的输入电流应尽量在一个较小的范围内变化,这样可以尽可能 保证输入电流在光电耦合器的线性区内变化。 4.电压放大过程实际由两部分组成,第一部分为放大器(1),第二部分为后四个放大器组成的集成运放块。 结束语 研究结果表明,上述光耦隔离放大电路可用于多种模拟信号的隔离,尤其是隔离数字信号对模拟信号的干扰。它的优点主要体现在体积小、寿命长、价格便宜、输入与输出之间绝缘、单向传输信号,且工作频率可以高达上百千赫,可以用于频率要求较宽的电路设计。 它除了具有通常光电耦合器所特有的性能外,还具有输出线性度好、光漂移影响小等特点,因此可以用来消除测控系统的外部干扰,抑

线性光耦原理与电路设计

可编辑 线性光耦原理与电路设计 1. 线形光耦介绍 光隔离是一种很常用的信号隔离形式。常用光耦器件及其外围电路组成。由于光耦电路简单,在数字隔离电路或数据传输电路中常常用到,如UART协议的20mA电流环。对于模拟信号,光耦因为输入输出的线形较差,并且随温度变化较大,限制了其在模拟信号隔离的应用。 对于高频交流模拟信号,变压器隔离是最常见的选择,但对于支流信号却不适用。一些厂家提供隔离放大器作为模拟信号隔离的解决方案,如ADI的AD202,能够提供从直流到几K的频率内提供0.025%的线性度,但这种隔离器件内部先进行电压-频率转换,对产生的交流信号进行变压器隔离,然后进行频率-电压转换得到隔离效果。集成的隔离放大器内部电路复杂,体积大,成本高,不适合大规模应用。 模拟信号隔离的一个比较好的选择是使用线形光耦。线性光耦的隔离原理与普通光耦没有差别,只是将普通光耦的单发单收模式稍加改变,增加一个用于反馈的光接受电路用于反馈。这样,虽然两个光接受电路都是非线性的,但两个光接受电路的非线性特性都是一样的,这样,就可以通过反馈通路的非线性来抵消直通通路的非线性,从而达到实现线性隔离的目的。 市场上的线性光耦有几中可选择的芯片,如Agilent公司的HCNR200/201,TI子公司TOAS的TIL300,CLARE的LOC111等。这里以HCNR200/201为例介绍 2. 芯片介绍与原理说明 HCNR200/201的内部框图如下所示 其中1、2引作为隔离信号的输入,3、4引脚用于反馈,5、6引脚用于输出。1、2引脚之间的电流记作IF,3、4引脚之间和5、6引脚之间的电流分别记作IPD1和IPD2。输入信号经过电压-电流转化,电压的变化体现在电流IF上,IPD1和IPD2基本与IF成线性关系,线性系数分别记为K1和K2,即 K1与K2一般很小(HCNR200是0.50%),并且随温度变化较大(HCNR200的变化范围在0.25%到0.75%之间),但芯片的设计使得K1和K2相等。在后面可以看到,在合理的外围电路设计中,真正影响输出/输入比值的是二者的比值K3,线性光耦正利用这种特性才能达到满意的线性度的。 . . 精品

开关电源中光耦电路设计

开关电源中的光耦电路设计 太原理工大学叶辉 1概述 光耦(opticalcoupler)亦称光电隔离器、光耦合器或光电耦合器。它是以光为媒介来传输电信号的器件,通常把发光器(红外线发光二极管LED)与受光器(光敏半导体管)封装在同一管壳内。当输入端加电信号时发光二极管发出光线,光敏三极管接受光线之后就产生光电流,从输出端流出,从而实现了“电—光—电”转换。典型应用电路如下图1-1所示。 光耦的主要优点是:信号单向传输,输入端与输出端完全实现了前端与负载完全的电气隔离,输出信号对输入端无影响,减小电路干扰,简化电路设计,工作稳定,无触点,使用寿命长,传输效率高。光耦合器是70年代发展起来的新型器件,现已广泛用于电气绝缘、电平转换、级间耦合、驱动电路、开关电路、斩波器、多谐振荡器、信号隔离、级间隔离、脉冲放大电路、数字仪表、远距离信号传输、脉冲放大、固态继电器(SSR)、仪器仪表、通信设备及微机接口中。在单片开关电源中,利用线性光耦合器可构成光耦反馈电路,通过调节控制端电流来改变占空比,达到精密稳压目的。 图1_1 光耦开关控制直流电机输入电路图

2光耦典型电路 常用于反馈的光耦型号有TLP521、PC817等。这里以TLP521为例,介绍这类光耦的特性。图2-1所示为光耦内部结构图以及引脚图。 TLP521的原边相当于一个发光二极管,原边电流If越大,光强越强,副边三极管的电流Ic越大。副边三极管电流Ic与原边二极管电流If的比值称为光耦的电流放大系数,该系数随温度变化而变化,且受温度影响较大。作反馈用的光耦正是利用“原边电流变化将导致副边电流变化”来实现反馈,因此在环境温度变化剧烈的场合,由于放大系数的温漂比较大,应尽量不通过光耦实现反馈。此外,使用这类光耦必须注意设计外围参数,使其工作在比较宽的线性带内,否则电路对运行参数的敏感度太强,不利于电路的稳定工作。 通常选择TL431结合TLP521进行反馈。这时,TL431的工作原理相当于一个内部基准为2.5 V的电压误差放大器(输出的电压进行误差放大比较,然后将取样电压经过光电偶合器反馈控制脉宽占空比,达到稳定电压的目的),所以在其1脚与3脚之间,要接补偿网络。 图2-1 TLP521内部结构及管脚图 TL431是由德州仪器生产的可控精密稳压源,实物如图2-3所示。它的输出电压用两个电阻就可以任意的设置到从2.5V到36V范围内的任何值。该器件的典型动态阻抗为0.2Ω,在很多应用中用它代替稳压二极管,例如,数字电压表,

光电隔离RS485典型电路

光电隔离RS485典型电路 一、RS485总线介绍 RS485总线是一种常见的串行总线标准,采用平衡发送与差分接收的方式,因此具有抑制共模干扰的能力。在一些要求通信距离为几十米到上千米的时候,RS485总线是一种应用最为广泛的总线。而且在多节点的工作系统中也有着广泛的应用。 二、RS485总线典型电路介绍 RS485电路总体上可以分为隔离型与非隔离型。隔离型比非隔离型在抗干扰、系统稳定性等方面都有更出色的表现,但有一些场合也可以用非隔离型。 我们就先讲一下非隔离型的典型电路,非隔离型的电路非常简单,只需一个RS485芯片直接与MCU的串行通讯口和一个I/O控制口连接就可以。如图1所示: 图1、典型485通信电路图(非隔离型) 当然,上图并不是完整的485通信电路图,我们还需要在A线上加一个的上拉偏置电阻;在B线上加一个的下拉偏置电阻。中间的R16是匹配电阻,一般是120Ω,当然这个具体要看你传输用的线缆。(匹配电阻:485整个通讯系统中,为了系统的传输稳定性,我们一般会在第一个节点和最后一个节点加匹配电阻。所以我们一般在设计的时候,会在每个节点都设置一个可跳线的120Ω电阻,至于用还是不用,由现场人员来设定。当然,具体怎么区分

第一个节点还是最后一个节点,还得有待现场的专家们来解答呵。)TVS我们一般选用的,这个我们会在后面进一步的讲解。 RS-485标准定义信号阈值的上下限为±200mV。即当A-B>200mV时,总线状态应表示为“1”;当A-B<-200mV时,总线状态应表示为“0”。但当A-B在±200mV之间时,则总线状态为不确定,所以我们会在A、B线上面设上、下拉电阻,以尽量避免这种不确定状态。 三、隔离型RS485总线典型电路介绍 在某些工业控制领域,由于现场情况十分复杂,各个节点之间存在很高的共模电压。虽然RS-485接口采用的是差分传输方式,具有一定的抗共模干扰的能力,但当共模电压超过RS-485接收器的极限接收电压,即大于+12V或小于-7V时,接收器就再也无**常工作了,严重时甚至会烧毁芯片和仪器设备。 解决此类问题的方法是通过DC-DC将系统电源和RS-485收发器的电源隔离;通过隔离器件将信号隔离,彻底消除共模电压的影响。实现此方案的途径可分为: (1)传统方式:用光耦、带隔离的DC-DC、RS-485芯片构筑电路; (2)使用二次集成芯片,如ADM2483、ADM2587E等。 传统光电隔离的典型电路:(如图2所示) 图2、光电隔离RS485典型电路

使用HCNR200线性光耦的原理与电路设计

1.线形光耦的研究设计 1. 线形光耦介绍 光隔离是一种很常用的信号隔离形式。常用光耦器件及其外围电路组成。由于光耦电路简单,在数字隔离电路或数据传输电路中常常用到,如UART协议的20mA电流环。对于模拟信号,光耦因为输入输出的线形较差,并且随温度变化较大,限制了其在模拟信号隔离的应用。 对于高频交流模拟信号,变压器隔离是最常见的选择,但对于支流信号却不适用。一些厂家提供隔离放大器作为模拟信号隔离的解决方案,如ADI的AD202能够提供从直流到几K的频率内提供0.025%的线性度,但这种隔离器件内部先进行电压-频率转换,对产生的交流信号进行变压器隔离,然后进行频率-电压转换得到隔离效果。集成的隔离放大器内部电路复杂,体积大,成本高,不适合大规模应用。 模拟信号隔离的一个比较好的选择是使用线形光耦。线性光耦的隔离原理与 普通光耦没有差别,只是将普通光耦的单发单收模式稍加改变,增加一个用于反馈的光接受电路用于反馈。这样,虽然两个光接受电路都是非线性的,但两个光接受电路的非线性特性都是一样的,这样,就可以通过反馈通路的非线性来抵消直通通路的非线性,从而达到实现线性隔离的目的。 市场上的线性光耦有几中可选择的芯片,如Agile nt公司的HCNR200/201 TI子公司TOAS勺TIL300,CLARE勺LOC111等。这里以HCNR200/20伪例介绍 2. 芯片介绍与原理说明 HCNR200/20的内部框图如下所示 其中1、2引作为隔离信号的输入,3、4引脚用于反馈,5、6引脚用于输出。

1、2引脚之间的电流记作IF , 3、4引脚之间和5、6引脚之间的电流分别记作IPD1和IPD2。输入信号经过电压-电流转化,电压的变化体现在电流IF上,IPD1 和IPD2基本与IF成线性关系,线性系数分别记为K1和K2,即 K —―皿K—‘皿工 K1与K2 一般很小(HCNR20是0.50%),并且随温度变化较大(HCNR20的变化范围在0.25%到0.75%之间),但芯片的设计使得K1和K2相等。在后面可以看到,在合理的外围电路设计中,真正影响输出/输入比值的是二者的比值K3, 线性光耦正利用这种特性才能达到满意的线性度的。 HCNR200口HCNR20的内部结构完全相同,差别在于一些指标上。相对于HCNR200 HCNR20提供更高的线性度。 米用HCNR200/20进行隔离的一些指标如下所示: * 线性度:HCNR200 0.25%, HCNR201 0.05%; * 线性系数K3: HCNR200 15% HCNR201 5% *温度系数:-65ppm/oC; *隔离电压:1414V; *信号带宽:直流到大于1MHz 从上面可以看出,和普通光耦一样,线性光耦真正隔离的是电流,要想真正隔离电压,需要在输出和输出处增加运算放大器等辅助电路。下面对HCNR200/20的典型电路进行分析,对电路中如何实现反馈以及电流-电压、电 压-电流转换进行推导与说明。 3. 典型电路分析 Agile nt公司的HCNR200/20的手册上给出了多种实用电路,其中较为典型的一种如下图所示:

光耦pc817应用电路

光耦pc817应用电路 pc817是常用的线性光藕,在各种要求比较精密的功能电路中常常被当作耦合器件,具有上下级电路完全隔离的作用,相互不产生影响。 <光耦pc817应用电路图> 当输入端加电信号时,发光器发出光线,照射在受光器上,受光器接受光线后导通,产生光电流从输出端输出,从而实现了“电-光-电”的转换。 普通光电耦合器只能传输数字信号(开关信号),不适合传输模拟信号。线性光电耦合器是一种新型的光电隔离器件,能够传输连续变化的模拟电压或电流信号,这样随着输入信号的强弱变化会产生相应的光信号,从而使光敏晶体管的导通程度也不同,输出的电压或电流也随之不同。 PC817光电耦合器不但可以起到反馈作用还可以起到隔离作用。

\ \当输入端加电信号时,发光器发出光线,照射在受光器上,受光器接受光线后导通,产生光电流从输出端输出,从而实现了“电-光-电”的转换。 普通光电耦合器只能传输数字信号(开关信号),不适合传输模拟信号。线性光电耦合器是一种新型的光电隔离器件,能够传输连续变化的模拟电压或电流信号,这样随着输入信号的强弱变化会产生相应的光信号,从而使光敏晶体管的导通程度也不同,输出的电压或电流也随之不同。 PC817光电耦合器不但可以起到反馈作用还可以起到隔离作用。 光耦的测量: 用数字表测二极管的方法分别测试两边的两组引脚,其中仅且仅有一次导通的,红表笔接的为阳极,黑表笔接的为阴极(指针表相反)。且这两脚为低压端,也就是反馈信号引入端。 在正向测试低压端时,再用另一块万用表测试另外高压端两只脚,接通时,红表笔所接为C极,黑表笔接为E极。当断开低压端的表笔时,高压端的所接万用表读数应为无穷大。 同理:只要在反馈端加一定的电压,高压端就应能导通,反之,该器件应为损坏。光耦能否代用,主要看其CTR参数值是否接近。 测量的实质就是:就是分别去测发光二极管和3极管的好坏。 另外一种测量说法: 用两个万用表就可以测了。光电耦合器由发光二极管和受光三极管封装组

光耦隔离运放HCPL-7800 在电机电流采样中的应用

光耦隔离运放HCPL-7800 在电机电流采样中的应用 摘要:本文介绍了一种专门适用于电机驱动电流检测的光耦隔离运放HCPL-7800的结构和特点,并重点介绍了此隔离运放的应用。 关键词:隔离运放,电流采样 Abstract: This paper introduces the construction and the characteristics of HCPL-7800.This isolation amplifier was designed for current sensing in electronic motor drives. The key is to introduce the application of this isolation amplifier. Keywords: isolation amplifier, current sensing 1. 概述 HCPL-7800隔离运放是专门为电机驱动电流的检测设计的。电机电流通过一个外部采样 电阻得到模拟电压,进入芯片。在隔离侧的另一边得到一个微分的输出电压。这个微分的输出电压正比与电机电流,通过一个光耦放大器转换成单端信号。由于在现代开关逆变器电机驱动中电压的共模干扰一般都有几百伏每微秒,而HCPL-7800能够抗至少10kv/us的共模干扰。正是基于这一点,HCPL-7800隔离运放为在很嘈杂的环境中,电机电流的检测提供了更高的准确性和稳定性,也为各种各样的电机控制提供了平滑控制的可能。它也能被用于在严重的噪声干扰的环境中需要很高的准确性,稳定性和线性的的模拟信号的隔离。HCPL-7800的增益为+/-3%,HCPL-7800(A)适用于比较精确的场合,因为它的增益为+/-1%,它应用了先进的(Σ-Δ)的模数转换技术, 斩波放大器和全微分电路拓扑。它的具体的原理图如图1所示: 图1 HCPL-7800的结构简图 HCPL-7800(A)隔离运放广泛应用于电机的相电流检测,逆变器的电流检测,开关电源的脉冲信号的隔离,一般的电流检测和监测,一般的模拟信号的隔离等方面。跟LEM比较,它更加适用于电机电流的检测,抗共模抑制比的能力较强,同时具有很高的性价比。 2. 典型应用 图2是HCPL-7800对电机电流采样的应用电路,从图中可以看出HCPL-7800(A)的电源 一般都从功率开关器件的门极驱动电路的电源中获得。旁路电容C1,C2尽可能地靠近HCPL-7800的管腿。旁路电容是必要的因为HCPL-7800内部的高速的数字信号的特点,由于输入电路的开关电容的本质,在输入侧也要加上旁路电容C3,输入的旁路电容也形成了滤波器的一部分,用于防止高频噪声。 对于采样电阻的选择也是本电路中的最重要的部分,电流采样电阻应该具有很低的阻抗(可以达到最小限度的功率损耗),很低的电感值(最小的di/dt变化引起的电压尖峰),。对于此电阻的选择,一般是考虑最小的功率损耗和最大的准确性的折中点。小的采样电阻能够减小功率损耗,而大的采样电阻能够用上HCPL-7800的整 个输入范围从而提高电路的准确性。

光耦隔离(驱动)电路-v1.0..

光耦隔离(驱动)电路 (V1.0) 一、本文件的内容及适用范围 本文详细分析了非线性光耦的结构、重要参数,并以此为依据讲解了光耦的应用设计原则及隔离(驱动)电路的设计步骤与方法,最后对单片集成数字隔离器做了简单介绍。适用于作为艾诺公司开发工程师新项目硬件开发过程、产品设计修改过程、产品问题分析过程、工程师培训的指导性模块与参考文件。 本文中的“光耦”指非线性光耦。本文中的过程与方法不能完全应用于线性光耦。 二、光耦 光电耦合器optical coupler/optocoupler,简称光耦。是设计上输入与输出之间用来电气隔离并消除干扰的器件。因线性光耦特有其特点及设计方法,本文在此仅单独讨论在公司产品上广泛应用非线性光耦。 2.1 光耦在公司仪表上的主要应用 根据光耦的类型在公司仪表上主要有以下几个方面的应用: 1、数字信号隔离:非线性光耦,如6N137对高速数字信号如SPI、UART等接口的隔离。 2、模拟信号隔离传递:线性光耦。隔离&驱动:普通输出型,如TLP521对IO信号的隔离;达林顿输出型主要用于需要大驱动电流的场合,如继电器的驱动和隔离。 2.2 公司主要应用的主要非线性光耦类别、型号及参数特点 主要类别: 1、通用型:TLP521、PC817等。 2、数字逻辑输出型(高速、带输出控制脚):6N137及其变种HCPL06系列等。 3、达林顿输出型:4N30、4N33等。 4、推挽输出型(MOS、IGBT驱动专用):TLP250、HCPL316等 艾诺公司截止到2010年12月常用光耦型号统计及分类见表格《艾诺光耦201012.XLS》。 2.4 光耦基础知识 1、光耦结构及原理示意 光耦的主要构成部分:LED(电->光)、光电管(光->电)、电流放大(Hfe)部分。

线性光耦原理与电路设计

线性光耦原理与电路设计 1. 线形光耦介绍 光隔离是一种很常用的信号隔离形式。常用光耦器件及其外围电路组成。由于光耦电路简单,在数字隔离电路或数据传输电路中常常用到,如UART协议的20mA电流环。对于模拟信号,光耦因为输入输出的线形较差,并且随温度变化较大,限制了其在模拟信号隔离的应用。 对于高频交流模拟信号,变压器隔离是最常见的选择,但对于支流信号却不适用。一些厂家提供隔离放大器作为模拟信号隔离的解决方案,如ADI 的AD202,能够提供从直流到几K的频率内提供0.025%的线性度,但这种隔离器件内部先进行电压-频率转换,对产生的交流信号进行变压器隔离,然后进行频率-电压转换得到隔离效果。集成的隔离放大器内部电路复杂,体积大,成本高,不适合大规模应用。 模拟信号隔离的一个比较好的选择是使用线形光耦。线性光耦的隔离原理与普通光耦没有差别,只是将普通光耦的单发单收模式稍加改变,增加一个用于反馈的光接受电路用于反馈。这样,虽然两个光接受电路都是非线性的,但两个光接受电路的非线性特性都是一样的,这样,就可以通过反馈通路的非线性来抵消直通通路的非线性,从而达到实现线性隔离的目的。

市场上的线性光耦有几中可选择的芯片,如Agilent公司的 HCNR200/201,TI子公司TOAS的TIL300,CLARE的LOC111等。这里以HCNR200/201为例介绍 2. 芯片介绍与原理说明 HCNR200/201的内部框图如下所示 其中1、2引作为隔离信号的输入,3、4引脚用于反馈,5、6引脚用于输出。1、2引脚之间的电流记作IF,3、4引脚之间和5、6引脚之间的电流分别记作IPD1和IPD2。输入信号经过电压-电流转化,电压的变化体现在电流IF上,IPD1和IPD2基本与IF成线性关系,线性系数分别记为K1和 K2,即

常见光耦电路

常见光耦电路 光电耦合器具有体积小、使用寿命长、工作温度范围宽、抗干扰性能强.无触点且输入与输出在电气上完全隔离等特点,因而在各种电子设备上得到广泛的应用.光电耦合器可用于隔离电路、负载接口及各种家用电器等电路中.下面介绍最常见的应用电路. 1.组成开关电路 图1电路中,当输入信号ui为低电平时,晶体管V1处于截止状态,光电耦合器B1中发光二极管的电流近似为零,输出端Q11、Q12间的电阻很大,相当于开关“断开”;当ui为高电平时,v1导通,B1中发光二极管发光,Q11、Q1 2间的电阻变小,相当于开关“接通”.该电路因Ui为低电平时,开关不通,故为高电平导通状态.同理,图2电路中,因无信号(Ui为低电平)时,开关导通,故为低电平导通状态. 2.组成逻辑电路

图3电路为“与门”逻辑电路。其逻辑表达式为P=A.B.图中两只光敏管串联,只有当输入逻辑电平A=1、B=1时,输出P=1.同理,还可以组成“或门”、“与非门”、“或非门”等逻辑电路. 3.组成隔离耦合电路 电路如图4所示.这是一个典型的交流耦合放大电路.适当选取发光回路限流电阻Rl,使B4的电流传输比为一常数,即可保证该电路的线性放大作用。 4.组成高压稳压电路

电路如图5所示.驱动管需采用耐压较高的晶体管(图中驱动管为3DG27)。当输出电压增大时,V55 的偏压增加,B5中发光二极管的正向电流增大,使光敏管极间电压减小,调整管be结偏压降低而内阻增大,使输出电压降低,而保持输出电压的稳定. 5.组成门厅照明灯自动控制电路 电路如图6所示。A是四组模拟电子开关(S1~S4):S1,S2,S3并联(可增加驱动功率及抗干扰能力)用于延时电路,当其接通电源后经R4,B6驱动双向可控硅VT,VT直接控制门厅照明灯H;S4与外接光敏电阻Rl等构成环境光线检测电路。当门关闭时,安装在门框上的常闭型干簧管KD受到门上磁铁作用,其触点断开,S1,S2,S3处于数据

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