光耦的参数的理解

admin 发布于 2022-04-21 阅读(174)

  槽型光耦也被工程技术人员称作槽型光电开关或者对射式光电开关,也是以光为媒体,由发光体与受光体间的光路遮挡或由反射光的光亮变化为信号,检测物体的位置、有无等的装置。槽型光耦也是由一个红外线发射管与一个红外线接收管组合而成。它与接近开关同样是无接触式的,受检测体的制约少,且检测距离长,应用广泛。

  光耦作为一个隔离器件已经得到广泛应用,无处不在。一般大家在初次接触到光耦时往往感到无从下手,不知设计对与错,随着遇到越来越多的问题,才会慢慢有所体会。

  本文就三个方面对光耦做讨论:光耦工作原理;光耦的CTR 概念;光耦的延时。本讨论也有认识上的局限性,但希望能帮助到初次使用光耦的同事。

  光耦是隔离传输器件,原边给定信号,副边回路就会输出经过隔离的信号。对于光耦的隔离容易理解,此处不做讨论。以一个简单的图(图.1)说明光耦的工作:原边输入信号Vin,施加到原边的发光二极管和Ri 上产生光耦的输入电流If,If驱动发光二极管,使得副边的光敏三极管导通,回路VCC、RL 产生Ic,Ic经过RL产生Vout,达到传递信号的目的。原边副边直接的驱动关联是CTR(电流传输比),要满足Ic≤If*CTR。

  工作在开关状态的光耦副边三极管饱和导通,管压降0.4V,Vout约等于Vcc(Vcc-0.4V左右),Vout 大小只受Vcc大小影响。此时IcIf*CTR,此工作状态用于传递逻辑开关信号。工作在线性状态的光耦,Ic=If*CTR,副边三极管压降的大小等于Vcc-Ic*RL,Vout= Ic*RL=(Vin-1.6V)/Ri * CTR*RL,Vout 大小直接与Vin 成比例,一般用于反馈环路里面 (1.6V 是粗略估计,实际要按器件资料,后续1.6V同) 。

  所以通过分析实际的电路,除去隔离因素,用分析三极管的方法来分析光耦是一个很有效的方法。此方法对于后续分析光耦的CTR 参数,还有延迟参数都有助于理解。

  举例分析,例如图.1中的光耦电路,假设 Ri = 1k,Ro = 1k,光耦CTR= 50%,光耦导通时假设二极管压降为1.6V,副边三极管饱和导通压降Vce=0.4V。输入信号Vi 是5V的方波,

  为什么得不到3.3V 的方波,可以理解为图.1 光耦电路的电流驱动能力小,只能驱动1.7mA 的电流,所以光耦会增大副边三极管的导通压降来限制副边的电流到1.7mA。

  解决措施:增大If;增大CTR;减小Ic。对应措施为:减小Ri 阻值;更换大CTR 光耦;增大Ro 阻值。

  将上述参数稍加优化,假设增大Ri 到200欧姆,其他一切条件都不变,Vout能得到3.3V的方波吗?

  开关状态的光耦,实际计算时,一般将电路能正常工作需要的最大Ic 与原边能提供的最小If 之间Ic/If 的比值与光耦的CTR 参数做比较,如果Ic/If ≤CTR,说明光耦能可靠

  上一节说到设计时要保证一定CTR 余量。就是因为CTR的大小受众多因素影响,这些因素之中既有导致CTR只离散的因素(不同光耦),又有与CTR 有一致性的参数(壳温/If)。

  以8701为例,CTR 在Ta=25℃/If=16mA时,范围是(15%~35%)说明 8701 这个型号的光耦,不论何时/何地,任何批次里的一个样品,只要在Ta=25℃

  /If=16mA 这个条件下,CTR 是一个确定的值,都能确定在15%~35%以内。计算导通时,要以下限进行计算,并且保证有余量。计算关断时要以上限。

  Ta=25℃条件下的CTR 下限确定了,但往往产品里面温度范围比较大,比如光耦会工作在(-5~75℃)下,此种情况下CTR 怎么确定?还是看8701 的手册:有Ta-CTR关系图:

  从图中看出,以25 度的为基准,在其他条件不变的情况下,-5 度下的CTR 是25 度下的0.9 倍左右,75 度下最小与25 度下的CTR 持平。

  查看 8701 的If-CTR 曲线。图中给出了三条曲线,代表抽取了三个样品做测试得到的If-CTR 曲线,实际只需要一个样品的曲线即可。

  注:此图容易理解为下限/典型/上限三个曲线,其实不然。大部分图表曲线只是一个相对关系图,不能图中读出绝对的参数值。

标签:  光耦怎么测好坏 

发表评论:

◎欢迎参与讨论,请在这里发表您的看法、交流您的观点。