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光耦的內部原理及工作條件

2022年09月05日 10:03 CSDN技術社區(qū) 作者:隊長-Leader 用戶評論(0

最為大家所熟知的隔離器件,有變壓器、光耦電容、繼電器等。其中,光耦是最為常見的。

一、光耦的內部原理。

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如上圖所示,光耦是由一個LED和一個光敏三極管組成。當LED發(fā)亮時,光敏三極管也導通(基極不引出)。

二、光耦的工作條件。

以TLP521例。參考手冊,可以得知其推薦的工作條件。如下圖所示。

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其中IF是指LED的工作電流IC是光敏三極管的集電極電流,VCC是光敏三極管的電源電壓。

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24V / 1500R = 16mA , 5V / 5000R = 1mA,IF和IC滿足推薦的工作條件。

三、光耦的傳輸速率。

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由上圖所示,在VCC=5V,RL=1.9K,IF=16mA時,TLP521的傳輸速率=2us+15us+25us=42us=23.8KHz。

也就是說,光耦的傳輸速率取決到工作條件和負載。需要參考圖表。

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雖然可以由圖表得知光耦的傳輸速率,但是推薦用信號發(fā)生器和示波器測出來,這樣能觀察到波形是否正常。

四、光耦的隔離參數(shù)

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由上圖所示,LED和光敏三極管之間存在寄生電容,在Vs=0,f=1MHz測得為0.8pF,Vs為LED和光敏三極管之間的電壓,f為LED的通斷頻率。

在濕度低于60%時,Vs=500V,LED和光敏三極管之間的隔離電阻為10的11次方歐姆。

隔離電壓:交流有效值為2500V能隔離1分鐘。

五、光耦的封裝。

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由上圖所示,TLP521寬度為6.4mm,此寬度能決定電氣間隙和爬電距離,一般來說,越寬越好。

六、光耦的PCB走線。

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如上圖所示,光耦底部不走線,不鋪銅,這樣可以達到最佳的隔離效果。

七、光耦的保護。

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如上圖所示,LED的反向擊穿電壓VR=5V。

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如上圖所示,在LED兩端并聯(lián)一個TVS管,既可以防止負壓過來,導致LED反向擊穿,又可以防止高壓進來,導致正向電流過大。但是在高速傳輸時,需要考慮TVS管的結電容。

八、電流傳輸比。

電流傳輸比也叫CTR,在一定的工作條件下,CTR是常數(shù),那么光耦工作在線性區(qū),否則是非線性區(qū)。

線性光耦較貴,可用于帶隔離的反饋回路,比如:開關電源等。

九、其它問題。

1、假如光耦兩側共用一個電源,是否起到隔離作用?

只起到IO口隔離,但是電源沒有隔離。也就是說隔離的作用變得非常小,此用法適用于電平轉換。

2、推薦個高速光耦。

6N136、6N137能達到1MBit/s。

3、推薦個寬體封裝的電耦。

TLP385,寬8mm,隔離電壓達到5000V的交流有限值。

審核編輯:湯梓紅

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