光耦隔离电路
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光耦隔离电路
光耦隔离电路是一种常用的电路设计方案,它可以实现电路信号的隔
离和传输,保证电路的安全性和稳定性。
光耦隔离电路的主要原理是
利用光电转换器将电信号转换成光信号,再通过光纤或光电耦合器将
光信号传输到另一端,再通过光电转换器将光信号转换成电信号,从
而实现电路信号的隔离和传输。
光耦隔离电路的主要优点是具有高隔离性能、低噪声、高速度、低功耗、小体积等特点。
它可以有效地隔离电路中的干扰信号,提高电路
的抗干扰能力,保证电路的稳定性和可靠性。
同时,光耦隔离电路还
可以实现电路的隔离控制,保护电路中的敏感元件,提高电路的安全性。
光耦隔离电路的设计需要考虑多个因素,包括光电转换器的选择、光
纤或光电耦合器的选型、电路的布局和连接方式等。
在选择光电转换
器时,需要考虑其响应速度、灵敏度、线性度、噪声等参数,以满足
电路的要求。
在选择光纤或光电耦合器时,需要考虑其传输距离、传
输速度、损耗等参数,以保证信号的传输质量。
在光耦隔离电路的布局和连接方面,需要注意信号线和电源线的分离,以避免干扰信号的传输。
同时,还需要注意信号线和地线的分离,以
减少信号的噪声干扰。
在连接光电转换器和光纤或光电耦合器时,需要注意光纤或光电耦合器的极性,以保证信号的正确传输。
总之,光耦隔离电路是一种重要的电路设计方案,它可以实现电路信号的隔离和传输,保证电路的安全性和稳定性。
在设计光耦隔离电路时,需要考虑多个因素,包括光电转换器的选择、光纤或光电耦合器的选型、电路的布局和连接方式等,以保证电路的性能和可靠性。
光耦电路设计目录简介:输入电路(原边)输出电路(副边)电流传输比:延时: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。
图1 LED驱动电路输入电路(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基于对抗干扰能力的考虑,通常在靠近光耦的原边并联接入一个电容进行滤波。
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、消除抖动等益处。
同时在数字电路中其延迟特性可能会影响到信号的同步问题(尤其是通讯、异步电路、使能控制等),因此要充分注意电路的时间约束。
根据设计要求,为了确保输入端和公共端的电压差Vin在4V以下时,输入无效,光耦断开。
为此我们在输入端与公共端之间并接一个电阻避免输入无效时造成光耦原边的误导通。
光耦隔离24v光耦隔离24V是一种常用于电子电路中的隔离元件,其作用是在输入和输出之间提供电气隔离和信号转换。
在24V的工业控制系统中,光耦隔离起到了重要的作用。
光耦隔离器是由发光二极管(LED)和光敏晶体管(光耦)组成的。
当输入端的电流通过LED时,LED会发出光,光线经过隔离区域后,被光敏晶体管接收,并转变为电流输出。
由于发光二极管和光敏晶体管之间没有电连接,所以光耦隔离器可以实现电气隔离。
在24V的工业控制系统中,光耦隔离器具有以下几点优势:首先,光耦隔离器可以实现电气隔离,有效地防止高电压和高电流对低电压和低电流电路的影响。
特别是在工业环境中,存在着各种干扰和噪声,通过使用光耦隔离器可以有效地隔离干扰信号,提高系统的抗干扰能力。
其次,光耦隔离器能够实现信号转换。
在24V的工业控制系统中,输出信号通常是传感器的信号,例如温度、压力等,而输入信号往往是PLC或其他控制器的信号。
由于传感器和控制器之间的电平不一致,需要进行信号转换。
光耦隔离器可以将传感器信号转换为控制器可以接受的信号,从而实现信号的兼容。
此外,光耦隔离器具有灵活性和可靠性。
光耦隔离器可以根据具体的应用需求进行定制,例如输入/输出电压范围、电流范围等。
而且,光耦隔离器采用有机硅封装技术,具有良好的耐高温、耐湿、抗振动和抗冲击能力,能够在恶劣的工业环境中长时间稳定运行。
在实际应用中,光耦隔离器常用于工业自动化控制系统、电源隔离、电力监测和仪表仪器等领域。
例如,在工业自动化控制系统中,光耦隔离器可以将传感器信号与PLC或DCS系统进行隔离和转换,保证控制系统的稳定运行。
此外,光耦隔离器还可以用于电源隔离,保护负载和电源之间的安全。
同时,在电力监测和仪表仪器中,光耦隔离器可以将测量信号进行隔离和转换,提高仪表的精度和稳定性。
总而言之,光耦隔离器在24V的工业控制系统中扮演着重要的角色。
它可以提供电气隔离和信号转换功能,具有抗干扰、可靠性和灵活性的优势。
ttl光耦隔离电路一、什么是ttl光耦隔离电路?1.1 电耦合电耦合是指通过电磁感应原理将两个电路之间的信号传递的一种方法。
在电耦合中,输入电路和输出电路通过电磁感应耦合在一起,信号可以通过电磁感应的作用在两个电路之间传递。
1.2 ttl光耦隔离电路ttl光耦隔离电路是一种通过光耦合器件实现电耦合的电路。
ttl是一种逻辑电平标准,光耦隔离电路通过光电耦合器件将输入电路和输出电路隔离开来,可以实现输入和输出之间的电气隔离,从而避免干扰和提高系统的可靠性。
二、ttl光耦隔离电路的工作原理2.1 光电耦合器件光电耦合器件是实现光耦隔离的关键元件。
光电耦合器件通常由一个发光二极管和一个光敏三极管组成。
当发光二极管输入电流时,它会发出光信号,光信号经过隔离介质作用后,被光敏三极管接收并转换成电信号输出。
2.2 ttl光耦隔离电路的工作过程当输入电路需要给输出电路发送信号时,输入电路通过光电耦合器件的发光二极管发出光信号。
光信号经过隔离介质后,被光敏三极管接收并转换成电信号输出到输出电路。
输出电路可以根据接收到的电信号进行相应的动作,实现输入和输出之间的电气隔离。
三、ttl光耦隔离电路的优势3.1 电气隔离ttl光耦隔离电路可以实现输入和输出之间的电气隔离,避免了输入电路对输出电路的干扰,提高了系统的可靠性。
3.2 隔离噪声由于光耦隔离电路中的隔离介质具有良好的绝缘性能,可以有效地隔离输入电路和输出电路之间的噪声,提高了系统的抗干扰能力。
3.3 电位隔离ttl光耦隔离电路可以实现输入和输出之间的电位隔离,避免了输入电路和输出电路之间的电位差对系统的影响,提高了系统的稳定性。
3.4 保护功能ttl光耦隔离电路可以起到保护功能,当输入电路发生故障或异常时,可以避免故障或异常信号传递到输出电路,保护输出电路的安全运行。
四、ttl光耦隔离电路的应用领域4.1 工业控制在工业控制系统中,由于环境复杂、噪声干扰大,常常需要使用ttl光耦隔离电路来实现输入和输出之间的隔离和保护,提高系统的可靠性和稳定性。
光耦隔离实现电压转换电路1. 概述光耦隔离是一种常用的电气隔离技术,其原理是通过光学元件将输入信号和输出信号隔离开来,从而实现信号的电气隔离和转换。
光耦隔离电路常用于解决电气隔离和电压转换的问题,广泛应用于工业控制、仪器仪表和通信等领域。
本文将详细介绍光耦隔离实现电压转换电路的原理、设计和应用。
2. 原理光耦隔离电路由输入端、光电转换器、输出端三部分组成。
输入端接收待转换的电压信号,经过光电转换器转换为光信号,然后通过光电转换器输出端将光信号转换为电压信号输出。
光电转换器通常由发光二极管(LED)和光敏三极管(光电晶体管)组成。
LED作为光源,当输入信号电压施加在LED上时,LED会发光。
光敏三极管作为光电转换器,当光照射到光敏三极管时,会产生电流,输出对应的电压信号。
光耦隔离电路能够实现电气隔离的原因在于光信号的传输不受电气信号的影响,光信号的传输速度快,抗干扰能力强。
因此,通过光耦隔离电路可以将输入信号和输出信号完全隔离开来,从而实现电气隔离和电压转换。
3. 设计光耦隔离电路的设计需要考虑以下几个方面:3.1 输入端电路设计输入端电路主要用于接收待转换的电压信号。
在设计输入端电路时,需要考虑输入信号的电压范围、输入阻抗和输入保护等问题。
输入信号的电压范围决定了输入端电路的工作电压范围,需要根据实际应用场景选择合适的元件。
输入阻抗决定了输入端电路对输入信号的影响程度,一般要尽量选择高阻抗元件,以免影响待转换信号的准确性。
输入保护电路可以用于保护输入端电路免受过压、过流等异常情况的影响。
3.2 光电转换器选型和参数计算光电转换器的选型和参数计算是光耦隔离电路设计的关键步骤。
首先需要选择合适的LED和光敏三极管。
LED的选择需要考虑其工作电流和发光强度,一般选择工作电流较小、发光强度较高的LED。
光敏三极管的选择需要考虑其灵敏度和响应速度,一般选择灵敏度高、响应速度快的光敏三极管。
参数计算方面,需要根据输入信号的电压范围和光敏三极管的灵敏度来确定LED的工作电流。
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。
光耦隔离24V是一种电子元件,主要用于实现电压隔离和信号传输。
其工作原理是利用LED和光敏电阻组成的光耦原理,通过光的传输来隔离电路中的不同部分,以保护电路免受电压波动或电磁干扰的影响。
在24V光耦隔离器中,通常有一个输入端和一个输出端。
输入端接收到信号后,通过内部的光耦器件将信号传输到输出端,同时实现输入和输出之间的电气隔离。
这种隔离方式可以有效地减小电路之间的相互干扰,提高电路的稳定性和可靠性。
光耦隔离24V在许多领域都有应用,例如通信、电力、工业控制、医疗设备等。
它可以用于实现信号的传输和控制,保护电路免受电磁干扰和雷电等自然灾害的影响,提高设备的稳定性和可靠性。
需要注意的是,光耦隔离24V并不能完全消除电磁干扰的影响,但它可以有效地减小干扰的影响,提高电路的抗干扰能力。
同时,使用光耦隔离器时还需要注意选择合适的型号和参数,以确保其正常工作并达到预期的效果。
光耦隔离电路的作用
光耦隔离电路是一种常用的电子电路,其主要作用是实现电气信号的隔离和传输。
它由发光二极管(LED)和光敏三极管(光电晶体管或光敏二极管)组成,通过光的作用来实现输入和输出之间的电气隔离。
以下是光耦隔离电路的主要作用和优势:
1.电气隔离:光耦隔离电路可以将输入端和输出端完全隔离开来,消除了它们之间的直接电气连接。
这种隔离可以防止输入端的电流、电压或噪声对输出端产生干扰,从而提高了电路的稳定性和可靠性。
2.传输信号:光耦隔离电路通过光信号的传输来实现输入端和输出端之间的信号传输。
输入端的电信号被转换成光信号,然后通过光纤或空气传输到输出端,最后再由光敏三极管接收并转换回电信号。
这种光传输的方式可以避免由于电气噪声或干扰引起的信号失真。
3.安全保护:由于输入端和输出端之间存在电气隔离,光耦隔离电路可以在一定程度上保护电路的输入端和输出端不受到高电压、高电流等危险信号的侵害,提高了电路的安全性。
4.波形整形:光耦隔离电路可以实现对输入信号的波形整形,通过LED的驱动电路控制LED的亮度,可以实现对输出信号的幅度和波形进行调节和整形,从而实现对信号的处理和增强。
5.电气隔离效果好:光耦隔离电路具有较好的电气隔离效果,可以在输入端和输出端之间实现高达几千伏的电气隔离,能够有效地防止高压、高频等电气信号的传导和干扰。
综上所述,光耦隔离电路在工业控制、通信设备、医疗器械等领域得到了广泛应用,它具有电气隔离、信号传输、安全保护等多种作
用,能够有效地提高电路的稳定性、可靠性和安全性。
pnp和npn光耦隔离输入电路光耦隔离是一种常用的电子隔离技术,它可以将输入和输出电路有效地隔离开来,以防止干扰和电流回路的相互影响。
光耦隔离输入电路可分为pnp和npn两种类型,本文将详细介绍这两种光耦隔离输入电路的原理、特点和应用。
一、光耦隔离输入电路的原理光耦隔离输入电路由光耦隔离器和输入电路组成。
光耦隔离器是由发光二极管(LED)和光敏三极管(光电晶体管)组成的光电器件。
当输入电路施加一个驱动电压,LED会发光,光敏三极管会感光,产生电流。
这个电流经过放大和整形后,可以用来驱动输出电路。
pnp光耦隔离输入电路中,光敏三极管是pnp结构,其发射极与输入电路相连,基极与输入电压相连,而集电极与输出电路相连。
当LED发光时,光照射到光敏三极管的基极上,使得基极电流增大,从而导致集电极电流增大,进而驱动输出电路。
npn光耦隔离输入电路中,光敏三极管是npn结构,其发射极与输入电路相连,基极与输入电压相连,而集电极与输出电路相连。
当LED发光时,光照射到光敏三极管的基极上,使得基极电流增大,从而导致集电极电流减小,进而驱动输出电路。
二、pnp光耦隔离输入电路的特点和应用1. 特点:pnp光耦隔离输入电路具有以下特点:(1)输入信号与输出信号之间的电气隔离,有效避免输入和输出电路之间的相互干扰。
(2)输入电流小,功耗低,适用于低功耗应用场景。
(3)响应速度较慢,适用于低速信号传输。
2. 应用:pnp光耦隔离输入电路常用于以下场景:(1)电气隔离:用于隔离高压电路和低压电路之间的信号传输,以保护低压电路不受高压电路的干扰。
(2)信号传输:用于将模拟信号或数字信号从传感器传输到控制器,以实现信号的隔离和放大。
三、npn光耦隔离输入电路的特点和应用1. 特点:npn光耦隔离输入电路具有以下特点:(1)输入信号与输出信号之间的电气隔离,有效避免输入和输出电路之间的相互干扰。
(2)输入电流大,功耗较高,适用于大功率应用场景。
光耦隔离应用电路一、光耦隔离技术概述光耦隔离技术是一种利用光信号传输实现电路隔离的方法,广泛应用于各种电子设备和系统中。
光耦(Photo Coupler)是一种特殊的半导体器件,它能够实现电信号和光信号之间的相互转换。
在光耦隔离电路中,电信号通过光耦中的发光二极管转换为光信号,经过光导纤维传输到接收端的光敏三极管,再由光敏三极管转换为电信号。
由于光信号在传输过程中不受到电路中电磁干扰的影响,因此光耦隔离电路具有很好的抗干扰能力和电气隔离能力。
二、光耦隔离应用电路的种类根据不同的应用需求,光耦隔离电路有多种不同的种类。
以下是几种常见的光耦隔离应用电路:1.输入输出隔离电路:这种电路主要用于将输入信号和输出信号进行隔离,以避免两者之间的相互干扰。
例如,在计算机控制系统中,常常需要将微处理器的输出信号隔离后传输给执行机构,以避免微处理器的输出信号对执行机构产生干扰。
2.电源隔离电路:这种电路主要用于将输入电源和输出电源进行隔离,以避免两者之间的电气连接和相互干扰。
例如,在一些电子设备中,需要将输入的交流电源与内部的直流电源进行隔离,以保证设备的稳定性和安全性。
3.通讯隔离电路:这种电路主要用于将不同设备或模块之间的通讯信号进行隔离,以避免通讯信号之间的相互干扰。
例如,在一些工业控制系统中,需要将PLC与传感器或执行器之间的通讯信号进行隔离,以保证系统的稳定性和可靠性。
三、光耦隔离应用电路的设计要点设计光耦隔离应用电路时,需要考虑以下几个要点:1.电压和电流容量:根据实际应用需求,选择适当电压和电流容量的光耦器件。
确保所选器件能够承受传输信号的电压和电流值,以保证电路的正常工作和安全性。
2.传输速率:光耦器件的传输速率对于信号质量和系统性能有很大影响。
在设计时需要考虑信号的传输速率要求,选择适当传输速率的器件,以保证信号的完整性和实时性。
3.光学特性:光耦器件的光学特性包括光谱响应、光照灵敏度、正向电压等。
光耦电路设计目录简介: (2)输入电路(原边) (3)输出电路(副边) (9)电流传输比: (11)延时: (13)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。
图1 LED驱动电路输入电路(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基于对抗干扰能力的考虑,通常在靠近光耦的原边并联接入一个电容进行滤波。
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、消除抖动等益处。
同时在数字电路中其延迟特性可能会影响到信号的同步问题(尤其是通讯、异步电路、使能控制等),因此要充分注意电路的时间约束。
根据设计要求,为了确保输入端和公共端的电压差Vin在4V以下时,输入无效,光耦断开。
为此我们在输入端与公共端之间并接一个电阻避免输入无效时造成光耦原边的误导通。
此并联电阻的采用使得光耦原边二极管两端的电压受限,当输入电压V in值较小时,并联电阻上的电流小于“二极管导通电压V F与并联电阻R的比值”,则光耦的原边电压被电阻钳位,由该并联电阻两端的电压决定;而当输入端与公共端的电压V in足够大时,并联电阻上的电流大于“二极管导通电压V F与并联电阻R的比值”,该并联电阻两端的电压被光耦原边电压钳位,就保持为二极管的导通电压。
故光耦输入电路通常如图2包含限流电阻R in、并联电阻R1、滤波电容C1、光耦原边二极管等组成。
但有时会应用二极管的单向导电性,以求得到单边的快速响应特性;若双向都放置二极管则可以提高瞬态响应。
输入电路中元器件相关参数可以通过下面的公式计算得出:in F in R V V -—1R V F = I F …………………………② 1***21C R f in π= …………………………③ f :RC 滤波的截止频率参数确定中至关重要的是限流电阻R in 的值,而限流电阻R in 的大小又关系到光耦原边二极管的导通电流I F 、V F 和并联电阻R 1;这些参数的确定跟光耦的技术参数是息息相关,以PS8701为例:由上表,取光耦原边二极管导通压降的典型值1.7V 为V F ;从上图得,当V F=1.7V、T a=(-5℃~75℃)时,I F约在3mA~ 8mA范围内(I F 较大时对CTR影响较大);I F在1mA—8mA范围内,CTR相对较高。
在采用数字光耦隔离输入,当输入信号的电压在4.0V以下时,判断为断开状态(OFF);当输入信号电压大于18.0V时,判断为闭合状态(ON),在4.0V—18.0V之间其信号状态为不确定。
则可以根据①式大概推算出限流电阻R in范围为1.9K~5.3K(V F取2.2V)。
初略取一个值R in=3.3K,这些参数一般在设计电路时,以已有电路的元器件参数为基础再通过计算调整至相关技术参数满足最新设计要求。
通常这些参数的变动范围是比较大并且在确定参数时是要考虑一定的余量。
输出电路(副边):光耦副边——接收光敏三极管。
在这部分电路设计时必须了解此三极管的基本参数:集电极电流IC和集电极到发射极的电压VCE。
针对于光耦副边的接受光敏三极管的电路设计通常有两种设计方案:一种是在三极管的发射极串联电阻R L,再从发射极引出V out(如图3);另一种是在三极管的集电极串联电阻R L,再从集电极引出V out(如图4)。
这两种设计方案各有不同,图3中电路在理想条件下,输出波形与输入波形基本相同相位不发生变化,可通过下式④计算输出量:V out = I E * R L ………………………④图4中电路在理想条件下,输出波形与输入波形在相位相差180º ,可通过下式⑤计算输出量:V out = Vcc-I C * R L ………………………⑤通过串联电阻R L 可以使得光耦截止时能够保证其副边的输出稳定。
为了得到较好的输出波形通常在光耦的副边应用RC 电路进行滤波(延时)。
信号不可避免的会出现失真情况,因此在RC 电路后使用施密特触发器再次对付变输出信号加以处理。
故在确定光耦副边输出电路参数时必须考虑到触发器的门限。
在光耦隔离电路中输入信号和输出信号实质上是分开的,而它们之间的实质关联是通过电流实现的,即原边二极管前向电流IF和副边三极管导通电流IC。
而IF和IC是通过电流传输比(CTR)直接关联的,以此实现输入与输出的关联。
电流传输比:CTR=IC/IF……………………………⑥根据光耦的规格书可以得到CTR的范围值,但CTR会受到许多因数的影响,因此在电路设计时必须保留一定的余量。
由此一旦知道IC,就可以通过上式⑥计算出IF,从而可以确定输入电路的相关参数。
以PS8701为例:从图中看出,以25℃为基准,在其他条件不变的情况下,-5℃的CTR约是25℃的0.9倍,75℃时最小值基本与25℃持平。
由此可以初略计算出T a=(-5℃~75℃),I F为16mA情况下,CTR最小值为0.9*15%=13.5%。
同理得CTR最大值为1.1*35%=38.5%。
由图可知CTR受I F的影响:假设I F =4mA,那么如何确定CTR在T a=(-5℃~75℃)条件下的最小值。
对照上图中三条曲线是三个样品测试曲线截取最上一个样品的曲线图。
从图中可以看出,I F =16mA 时CTR 约为30%,而I F =4mA 时CTR 为45%。
故4mA 是16mA 的45%/30%=1.5倍。
所以,在I F =4mA / Ta=(-5℃~75℃),CTR 下限约为13.5% *1.5=20.25%。
同理CTR 上限约为38.5% * 1.5=57.8%根据输出电路后端应用的施密特触发器门限,以74LVC14为例:V H = 2V ,V L =0.6V,在输出采用图4电路时,为确保触发器的工作状态,故在V L 的基础上降额至0.4V ,所以光耦副边三极管压降V CE =0.4 。
则在电阻R L 的压降为 2.9V (V CC =3.3V ),由此根据⑤和⑥得到:%25.20*44.0 Vcc =3.58K R L > 3.58K (此处考虑到R L 对CTR 的影响取R L =4.7K )同时由下图也可以基本上确定R L 的值在此范围内。
延时:在确定电路参数时,延时是必须关注的。
如果说CTR是关系到信号能否传递的量,那么延时就是关系传递多快的信号的量。
因此延时必定会影响到电路的频带。
以PS8701为例:在I F =16mA / R L = 2.2K时,关断延时最大0.8us,导通延迟最大1.2us,所以传输500KHz以上的开关信号则PS8701不能满足要求。
在T a=(-5℃~75℃)内随着环境温度的增加T PHL 、T PLH也有所改变,在75℃的T PLH 是25℃时的1.7倍,75℃时的T PLH最大值为1.2*1.7=2.04us。
而T PHL的最大值约为1.1*0.8=0.88us。
据此图根据上面推导原理,可以得出T PLH在I F=4mA时(此处按5mA推)是I F =16mA的0.4倍;而T PHL则是2.7倍。
所以 T a=(-5℃~75℃)/I F=4mA/R L=2.2k 时,T PLH最大值为2.04*0.4=0.816us,而T PHL的最大值约为0.88*2.7=2.13usT a=25℃/ I F =16mA时,在R L为4.7K时T PLH=1us、T PHL =0.45us ;在R L为2.2K 时T PLH=0.6us、T PHL =0.52us;故T PLH在R L=4.7K时是R L=2.2K的1.7倍,而T PHL则为0.86倍。
所以在T a=(-5℃~75℃)/ I F=4mA、R L=4.7K 时,T PLH的最大值为1.39us,T PHL的最大值为1.83us。
总延迟时间约为2.22us,故上限频率为f0=1/2.22=450.45KHz。
PS8701高速光耦电路参数计算:输入规格:V in—max=24*1.1=26.4;V in—min=24*0.9=21.6;频率: f 0 = 80KHz限流电阻:R in = 3.3K光耦自身规格:V F (max ) = 2.2 V二极管导通压降: V d = 1 V并联电阻 : R 1 = 2KI F-min =1(max)(max)min 2R V R V V V F in d F in ---- = 4.173mAI F-max =1(max)(max)max 2R V R V V V F in d F in ---- = 5.627mA由PS8701的DATASHEET 可知,I F =16/T a =25℃时的CTR= 0.15~0.5,根据上面“电流传输比”部分的说明可得到I F =4.173~5.627mA / T a =(-5℃~75℃)时,CTR=20.3%~57.8%。
由于后级74LVC14的门限电压V L =0.6V,降额至0.4V 。
结合输入电流I F ,由下式得: %3.20*4.03.3min --F I = 3400 R L > 3.4K结合光耦副边压降V O 、 R L 和 下图得:取R L = 4.7K。
由上面的延时部分当I F =4.173mA 时,T PLH= 1.39us,T PHL= 1.83us,上限频率为f0=1/2.22=450.45KHz;当I F= 5.626mA时,T PLH= 1.45us,T PHL= 1.51us,上限频率为f0=1/2.96=337.84KHz;。