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光耦电路的设计

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本帖最后由 sinasun 于 2023-3-6 21:12 编辑


光耦在电子设计中得到了普遍的应用,主要作用就是隔离,实现高低压的隔离和GND平面的隔离。光耦一般可以分为非线性光耦和线性光耦,工作原理都是一样的。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。非线性光耦耦的电流传输特性曲线是非线性的,这类光耦适合于开关信号的传输,不适合于传输模拟量用于开关信号(或数字信号)的传递,常用的4N系列的有4N25、4N26以及TIL117;多用于通讯隔离以及PWM波控制(可有效降低电磁干扰)。线性光耦 的电流传输特性曲线接近直线,主要用于模拟信号的传递,输出相当于一个可变电阻。在交流转直流的开关电源中很常见,利用光耦做反馈,把高压和低压隔离。常用的有PC817、PS2561、PS2801。
通过对比固得的4N26和的PC817两个光耦的电流传输比曲线可以看出:线性光耦-PC817的电流传输比其近似直线的部分比较长,非线性光耦-4N26的近似直线就很短。
下图中,PC817近似线性的部分,就从电流1mA到10mA,为10倍电流范围。4N26的近似线性的范围就很小,充其量也不过2倍。所以在有些场合使用非线性光耦,就会有可能使振荡波形变坏,更严重的场合会出现寄生振荡.
在使用线性光耦的时候,也要注意对负载的驱动能力,尽管光耦的次级输出是相当于一个可变电阻,当负载电阻变化范围大的时候,次级输出电流能力就会发生变化。就会导致次级的光电三极管不一定工作在饱和区。那么对于PWM信号驱动的时候,次级就不一定能得到准确的波形,导致信号波形发生畸变的。
  
根据PC817A的规格规格书可以看出,负载越高,其上升时间下降时间就越长,所开关速率就越慢。通过仿真可以看出,负载电阻越小,光耦次级需要的电流约小,光耦就越能导通。但是开启时间就越长。但负载越重,尽管开启速度快了,需要的电流Ic也更大,如果此时原边的IF不够大,或者CTR不够大,次级的光电三极管就不会开启。在这次仿真中,当R2=1K的时候,次级IC=2.4mAVout=2.6V。显然次级的三极管工作在放大区。此时就不能实现输入信号传递到输出的功能。所以选择光耦的时候,不仅要看参数,还要根据实际的电路来选型。需要光耦开的快,前提是光耦能够开。
光耦的CTR还会受到温度的严重制约,所以对于工作温度变化范围大的场景,一定要选择CTR不受温度变化而变化的光耦,至少是在产品应用的工作温度范围内不要变化。在温度2585度氛围内,PC817IF=5mA的时候,CTR基本都在50%以上,可以满足要求。但规格书没有对IF=1mA甚至更低的电流做说明,所以对于这部分应用场景,一定要向供应商咨询详细的数据,免得到时候光耦工作不正常。通过仿真可以看出,PC817A/B/C/DCTR受到温度影响较小,应用场景比较宽。



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21ic小管家 打赏了 20.00 元 2023-04-14

评论
王栋春 2023-3-7 21:54 回复TA
请问该如何检测复合型光耦质量好坏? 

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