光耦电路分析

只看该作者 · 2017-9-6 15:41

本帖最后由 ppxxjh 于 2017-9-6 18:50 编辑

KPC357光耦输出端（4脚）为什么电流很小？我算了只有0.26mA。R24是不是为了保护光耦，作用是限流，一般选择光耦考虑哪些参数？求前辈不吝赐教，非常感谢！！！

2万 · 2017-9-6 15:47

不知道这个光耦的特性，普通的光耦，输入电流大约几个毫安比较好。
0.3mA也是可以的，就和普通LED一样，正常几毫安到几十毫安，零点几毫安也可以发光。

只看该作者 · 2017-9-6 15:53

gx_huang 发表于 2017-9-6 15:47
不知道这个光耦的特性，普通的光耦，输入电流大约几个毫安比较好。
0.3mA也是可以的，就和普通LED一样，正 ...

光耦KPC357规格书

只看该作者 · 2017-9-6 16:04

gx_huang 发表于 2017-9-6 15:47
不知道这个光耦的特性，普通的光耦，输入电流大约几个毫安比较好。
0.3mA也是可以的，就和普通LED一样，正 ...

这个光耦输出端为什么要串联电阻把电流限制在很小?

2万 · 2017-9-6 16:18

要保证最小传输比时，输出的最大电流足够把后级拉低。

只看该作者 · 2017-9-6 16:56

gx_huang 发表于 2017-9-6 16:18
要保证最小传输比时，输出的最大电流足够把后级拉低。

光耦输出电流的大小是怎样决定的？

只看该作者 · 2017-9-6 19:16

官网数据手册：KPC357NT0T
常规电路如图所示：

顶楼图片有点模糊……
设驱动二极管的电源电压为 VCC = 24V，光耦三极管端的电源电压 VDD = 3.3V。

确定输出电流的一个关键因素是功耗：
如果有 8 路光耦，每路 1 mA，则
输入端的功耗为 8 × 1 mA × 24 V = 192 mW
输出端的功耗为 8 × 1 mA × (100% ~ 600%) × 3.3V = 26.4 mW ~ 158.4 mW
在功耗约束条件下，输出电流尽可能大，但以不超过极限值 (50 mA) 的一半为限，即 50% 降额。

另一个考虑的因素为光耦输出低电平时的电压：
光耦三极管的 Vces 特性为

可以看到 Ic 越大，Vce （输出的低电平）也越大。
假设为满足输出的低电平的电压要求，Ic 最大不能超过 1 mA，则
二级管的正向电流 If 就不能超过 1 mA / 600% = 0.167 mA 。

根据上述假设的参数，计算如下：
1. 二极管正向电流 If 取 0.12 mA, Vf = 1.2 V
限流电阻 Rd = (24 - 1.2) / 0.12 = 190 K，取 200 K
正向电流 If = (24 - 1.2) / 200 = 0.114 mA

2. 三极管负载电阻 Rl
最小集电极电流 Ic = 100% × If = 0.114 mA
Vces = 0.1V
Rl = (3.3 - 0.1) / 0.114 mA = 28 K, 取 30 K

1万 · 2017-9-6 19:35

ppxxjh 发表于 2017-9-6 16:56
光耦输出电流的大小是怎样决定的？

CTR

2万 · 2017-9-6 20:20

ppxxjh 发表于 2017-9-6 16:56
光耦输出电流的大小是怎样决定的？

有人已经说了，CTR
如果有不懂的，先仔细看看数据手册！
肯定有收获！

只看该作者 · 2017-9-7 11:36

电流传输比

1万 · 2017-9-7 12:33

正向电流和电流传输比

只看该作者 · 2017-9-7 13:48

Jack315 发表于 2017-9-6 19:16
官网数据手册：KPC357NT0T
常规电路如图所示：

光耦发光端的压降是不是和普通二极管降不一样？普通的二极管压降不是0.7V吗!

只看该作者 · 2017-9-7 14:20

ppxxjh 发表于 2017-9-7 13:48
光耦发光端的压降是不是和普通二极管降不一样？普通的二极管压降不是0.7V吗! ...

看 7# 官网上数据手册第三页的规范和图 5 的特性曲线。

只看该作者 · 2017-9-7 16:25

不用纠结电流大小，保证能实现正常电平变换的前提下功耗尽量小

只看该作者 · 2017-9-7 17:05

Jack315 发表于 2017-9-7 14:20
看 7# 官网上数据手册第三页的规范和图 5 的特性曲线。

模电菜鸟一名，初次接触光耦，见笑了

还有些不明白的地方，要请教下
二级管的正向电流 If 就不能超过 1 mA / 600% = 0.167 mA
而规格书中二极管的正向电流最大值为50mA
所以想请帮忙解答为什么你的If最大正向电流要向上面那样计算？
按我的理解，电阻的输入、输出值计算结果如下所示
输入端的电阻R40取值是(24V-1.2V)/1mA=22.8K；
输出端取值是（3.3V-0.1V)/1mA=3.2K

只看该作者 · 2017-9-7 17:06

传输数度快的话还得注意Ton，Toff值即导通和关断的延时

只看该作者 · 2017-9-7 18:12

romantic_yhc 发表于 2017-9-7 17:06
传输数度快的话还得注意Ton，Toff值即导通和关断的延时

说得有道理。

只是 LZ 没说、也看不出信号的频率，
所以我们也没办法给予很具体的帮助。

只看该作者 · 2017-9-7 18:19

本帖最后由 Jack315 于 2017-9-7 18:32 编辑

ppxxjh 发表于 2017-9-7 17:05
模电菜鸟一名，初次接触光耦，见笑了
还有些不明白的地方，要请教下
二级管的正向电流 If ...

7# 下面这段话是对这个问题的描述：

另一个考虑的因素为光耦输出低电平时的电压：
……

若要再具体一点，请给出光耦负载
（集成电路）的具体型号或其数据手册。

若能同时给出驱动光耦的集成电路的型号，以及信号的频率就更好了。
这样可以帮你做比较详细的计算。

只看该作者 · 2017-9-8 09:15

ppxxjh 发表于 2017-9-7 17:05
模电菜鸟一名，初次接触光耦，见笑了
还有些不明白的地方，要请教下
二级管的正向电流 If ...

LZ 的理解是对的。

假设不考虑脉冲的上升、下降时间，
为使光耦三极管可靠地进入饱和区，
基极电流（对应于二极管电流正向 If）应尽可能大；
集电极电流应尽可能小。

设
二极管正向压降 Vd = 1.2V，正向电流 If = 1 mA，
CTR = 100% ~ 600%；
输出低电平不能超过 0.15 × 3.3 V = 0.495 V

则
二极管限流电阻 = (24 - 1.2) V / 1 mA = 22.8 K，取 22 K；
二极正向电流 = (24 - 1.2) V / 22 K = 1.0364 mA；
最小集电极电流为 100% × 1.0364 mA = 1.0364 mA，
集电极负载电阻 = (3.3 - 0.495) / 1.0364 = 2.907 K
集电极负载电阻 = (3.3 - 0.1) / 1.0364 = 3.316 K，取 3.3 K 或 4.7 K

如果对脉冲的上升和下降时间有要求，
光耦的三极管就不宜进入深度饱和区。
因此其集电极电流应适当提高，
即集电极负载电阻应适当降低。
由于 CTR 的不确定性，具体取值应通过实验确定。

只看该作者 · 2017-9-8 10:30

Jack315 发表于 2017-9-7 18:19
7# 下面这段话是对这个问题的描述：

若要再具体一点，请给出光耦负载

通过CD4053去控制直流马达

光耦电路分析

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