在設計光耦合器電路時,我們需要遵循一系列的步驟以確保電路的性能和可靠性。以下是詳細的設計流程:
選擇電路結構在這個階段,我們的目標是保持電路的簡潔性,以減少組件數量。這樣做有兩個主要的好處:首先,它可以降低成本;其次,組件越少,電路出現故障的可能性就越小,從而提高了整體的可靠性。
對于晶體管飽和的應用,我們通常采用反相電路作為首選。如果需要電路在線性區域工作,那么Uout節點處的電壓可能會高于0。另一種常見的配置是同相配置,這與BJT的共集電極配置相似。然而,由于基極電流的存在,BJT共集電極配置比這種電路更為復雜。
接下來,我們需要根據應用需求選擇合適的光耦合器部件。例如,如果我們的應用是一個開關,那么我們會選擇CTR(電流傳輸比)較高的設備。對于線性應用,我們可以考慮使用點擊率范圍較小的設備,因為嚴格的點擊率會導致較小的變化。
如果電路需要在高溫環境下運行,我們應該選擇那些CT受環境溫度影響較小的光耦,因為光耦合器的CTR會隨著溫度的升高而降低。此外,如果電路的使用周期較長,我們還需要考慮預期的使用壽命曲線。
設置電路操作在這個步驟中,我們需要設計電路的工作點。這包括定義輸出電平和確定Rf值。對于飽和和線性設置,我們還需要確定Rc的值。
當二極管側沒有偏置時,Uout的電平與Ucc相同。因此,如果將電路設計為開關,理想情況下,當光耦合器導通時,我們必須假設UCE或Uout為零。對于線性應用,我們需要在設計的Uout節點中定義特定的電平。
在選擇Rf值時,我們可以自由選擇該值。但是,在某些應用中需要注意。例如,如果Udd源自數字電路或設備(如MCU或DSP),我們不能超過這些設備的電流額定值來設置Rf值。對于MCU和DSP,灌電流和源電流通常在4mA到9mA之間(其他一些可能會達到高于9mA,請查閱Datasheet)。假設額定電流最大僅為4mA,則應將實際正向電流最多設置為其80%。
最后,我們需要確定Rc的值。這可以通過定義Rf和正向電流來實現。對于飽和度設置和線性設置,我們需要進行不同的計算。
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