光耦以光为媒介传输电信号。它对输入、输出电信号有良好的隔离作用,所以,它在各种电路中得到广泛的应用
光耦分类
可分为非线性光耦/数字型/开关型和线性光耦;非线性光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。 常用的4N系列光耦、TLP521等属于非线性光耦 。线性光耦的电流传输特性曲线接近直线,并且小信号时性能较好,能以线性特性进行隔离控制。 常用的线性光耦是PC817A—C系列。 低速光耦 高速光耦 一些特殊的光耦: 有基极引线的光耦–其中无基极引线光耦是最基础的光耦,是最常用的光耦,也是用量最大的光耦,后面所有的光耦都是直接或者间接在它的基础上发展的,有基极引线光耦,DIP-6或SMD-6,常用型号有PC713,TLP631,4N35,K2010 双向可控硅耦合器
常用光耦
TLP521.pdf 非线性光耦的代表 传输开关量 TLP280 TLP281 281二极管是单向的,280二极管是双向的 贴片非常小! PC817 常用线性光耦的代表!线性光耦电流传输特性接近直线,小信号时性能好;引入了反馈机制,不适合频率太高的场合 东芝的是光耦的鼻祖 1.IC型高速光耦: TLP112A,TLP113,TLP114A,TLP115A,TLP116,TLP117,TLP2066,TLP2166,TLP550,TLP555…. 2.IC型用于IGBT/IPM/MOS的光耦: TLP250/TLP251,TLP350/TLP351,TLP559,TLP759,TLP106,TLP102,TLP700,TLP701,TLP705,TLP702,TLP706 3. 一般通用晶体管型光耦 标准型:TLP181,TLP281,TLP285,TLP521,TLP781,TLP421 AC输入型:TLP180,TLP280,TLP620 达林顿型:TLP127,TLP627 高输入电流型:TLP629,TLP330,TLP320 多路:TLP521-2,TLP521-4,TLP281-4,TLP627-4 4. 可控硅输出型:TLP160,TLP161,TLP360,TLP361,TLP560G,TLP560J,TLP560,TLP561,TLP565,TLP762,TLP763,TLP3063,TLP3052,TLP3062 5. 光继电器 TLP222,TLP172,TLP227,TLP3231,TLP3230,TLP3250 6.光电输出型 TLP190B,TLP191B,TLP590B,TLP591B 7.光纤头 接收器:TORX178B,TORX177,TORX147 发射器:TOTX178B,TOTX177,TOTX147 2、东芝 A、光电耦合器 (晶体管输出) 用于For Switching Supplies and DC/DC Converters的型号有: TLP281、TLP283 SOP4封装 TLP181 MFSOP6封装 TLP421、TLP421F、TLP781、TLP781F DIP4封装 用于For Home Appliances (HAs)的型号有: TLP280 SOP4封装 TLP180 MFSOP6封装 TLP620、TLP620F DIP4封装 用于For Programmable Logic Controllers (PLCs)的型号有: TLP280-4、TLP281-4、TLP283-4 SOP16封装 用于For Telecommunications的型号有: TLP320、TLP628、TLP629 DIP4封装 TLP330 DIP6封装 用于Low Input Type的型号有: TLP124、TLP126、TLP137 MFSOP6封装 TLP624、TLP626 DIP4封装 TLP331、TLP332 DIP6封装 用于1-Channel Type的型号有: TLP130、TLP131 MFSOP6封装 TLP521-1、TLP621、TLP621F DIP4封装 TLP531、TLP532、TLP630、TLP631、TLP632、TLP731 DIP6封装 TLP732、TLP733、TLP733F、TLP734、TLP734F DIP6封装 用于2-Channel Type的型号有: TLP504A、TLP521-2、TLP621-2、TLP624-2、TLP628-2、TLP629-2 DIP8封装 用于2-Channel Type with AC Input的型号有: TLP320-2、TLP620-2、TLP626-2 DIP8封装 用于4-Channel Type的型号有: TLP521-4、TLP621-4、TLP624-4、TLP628-4、TLP629-4 DIP16封装 用于4-Channel Type with AC Input的型号有: TLP320-4、TLP620-4、TLP626-4 DIP16封装 B、光电耦合器(达林顿晶体管输出) 用于General-purpose的型号有: TLP570、TLP571、TLP572 DIP6封装 TLP523 DIP4封装 用于High VCEO的型号有: TLP127 MFSOP6封装 TLP371、TLP372、TLP373 DIP6封装 TLP627、TLP627A DIP4封装 用于2-Channel Type的型号有: TLP523-2、TLP627-2 DIP8封装 用于4-Channel Type的型号有: TLP523-4、TLP627-4 DIP16封装 C、光电耦合器(三端双向可控硅输出) 用于Multi-channel Type的型号有: TLP525G DIP4封装 TLP525G-2 DIP8封装 TLP525G-4 DIP16封装 D、光电耦合器(IC输出) 用于For IPM Drivers的型号有: TLP102 MFSOP6封装 TLP559(IGM) DIP8封装 用于For IGBT/MOSFET/Giant Transistor Gate Drive的型号有: TLP700、TLP701、TLP701F、TLP702、TLP702F SDIP6封装 TLP705、TLP705F、TLP706、TLP706F SDIP6封装 TLP250、TLP250F、TLP250(INV)、TLP250F(INV)、TLP251 DIP8封装 TLP251F、TLP350、TLP350F、TLP351、TLP351F、TLP557 DIP8封装 用于1-Channel Type的型号有: TLP112、TLP112A、TLP113、TLP114A、TLP115、TLP115A MFSOP6封装 TLP716、TLP716F、TLP719、TLP719F SDIP6封装 TLP512、TLP513 DIP6封装 TLP550、TLP551、TLP552、TLP553、TLP554、TLP555 DIP8封装 TLP558、TLP559、TLP651、TLP750、TLP750F、TLP751 DIP8封装 TLP751F、TLP759、TLP759F、TLP2200、TLP2601 DIP8封装 用于2-Channel Type的型号有: TLP2530、TLP2531、TLP2630、TLP2631 DIP8封装 用于JEDEC Type的型号有: 6N135、6N136、6N137、6N138、6N139 JEDEC封装 美国摩托罗拉公司生产的4N××系列(如4N25、4N26、4N35)光耦合器,在国内应用地十分普遍
光耦参数选择
参数是一种比较关键的,常常因为参数而导致数据收发不到 一个经验:信什么经验值,参考PDF中的给的典型值!! 频率 有的信号频率高要用快速光耦 频率要满足
重要参数电流传输比:
电流传输比:CTR 电流传输比指的是副边电流与原边电流之比。即:原边流过一定电流,副边流过电流的最大值,副边电流在这个原边电流情况下的最大值与原边电流之比就是CTR。当输出电压保持恒定时,它等于直流输出电流IC与直流输入电流IF的百分比。当接收管的电流放大系数hFE为常数时,它等于输出电流IC之比,通常用百分数来表示。有公式: CTR=IC/ IF×100% 采用一只光敏三极管的光耦合器,CTR的范围大多为20%~30%(如4N35),而PC817则为80%~160%,达林顿型光耦合器(如4N30)可达100%~500%。这表明欲获得同样的输出电流,后者只需较小的输入电流。因此,CTR参数与晶体管的hFE有某种相似之处。普通光耦合器的CTR-IF特性曲线呈非线性,在IF较小时的非线性失真尤为严重,因此它不适合传输模拟信号。线性光耦合器的CTR-IF特性曲线具有良好的线性度,特别是在传输小信号时,其交流电流传输比(ΔCTR=ΔIC/ΔIF)很接近于直流电流传输比CTR值。因此,它适合传输模拟电压或电流信号,能使输出与输入之间呈线性关系。这是其重要特性。在设计光耦反馈式开关电源时必须正确选择线性光耦合器的型号及参数,选取原则如下: (1)光耦合器的电流传输比(CTR)的允许范围是50%~200%。这是因为当CTR<50%时,光耦中的LED就需要较大的工作电流(IF>5.0mA),才能正常控制单片开关电源IC的占空比,这会增大光耦的功耗。若CTR>200%,在启动电路或者当负载发生突变时,有可能将单片开关电源误触发,影响正常输出。 (2)推荐采用线性光耦合器,其特点是CTR值能够在一定范围内做线性调整。 光耦合器的电流传输比(CTR)的允许范围是50%~200%。这是因为当CTR<50%时,光耦中的LED就需要较大的工作电流(IF>5.0mA),才能正常控制单片开关电源IC的占空比,这会增大光耦的功耗。若CTR>200%,在启动电路或者当负载发生突变时,有可能将单片开关电源误触发,影响正常输出。 例如4N35型光耦合器的CTR>100%,而PC817A型光耦合器则为80%~160%。达林顿型光耦合器(如4N30)可达100%~5000%。这表明欲获得同样的输出电流,后者只需较小的输入电流。因此,CTR参数与晶 PC817还有很多后缀
专题:RS485通讯处光耦参数选择
R8
R9
R13
R12
R17
R16
1 曾经的数值 如图所示
470
3K
300
4.7K
300
4.7K
和另一块同样参数的集控通讯接收不到
2 修改
300
3K
300
4.7K
300
4.7K
发送端不变,可以接收到了
3 修改
1K或820
3K
300
4.7K
300
1K/820
不行
4 修改
470
3K
300
4.7K
300
820
发送接收端都按此,接收可以 发送可以; 控级联集控没问题,波形也可以,控制一个温控器回复不行
5 我调的一组最终值
470
470
300
4.7K
200
820
按一些资料中介绍的参数计算的,If取10ma
6 C调的一组参数
2K
4.7K
300
820
300/200
820
7 修改C的参数
200
820
效果变差
200
1K
和820差不多
8 修改C的参数
1K
1K
发都发不出来了
9 C调的最终参数
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4.7K
1K
4.7K
1K
4.7K
效果竟然比我调的5的参数效果要好,不知道为什么,难道按手册参数计算也不行?
ref 设计需要计算,凭“试试”是不算数的
1、左边光耦输出的R13接几伏,应该是知道的,算出饱和时有多大电流。举例:假如R13接到12V(注意,这个条件将影响到下面所有的计算结果),光耦输出饱和压降忽略不计,算得电流 I=12V/3.3kΩ=3.6mA。 2、查看TLP521的手册,可知该器件不挑档次的话最小变换效率为50%,因此为保证光耦被驱动时饱和,右边的输入回路电流不得小于3.6mA/0.5=7.2mA。 3、查TLP521的手册,该器件发光二极管的最大正向压降是1.3V(10mA时),于是为保证能以7.2mA以上的电流驱动,R14+R17≦(3.3V-1.3V)/7.2mA=0.28kΩ。 4、考虑电源波动和电阻精度的因素,实际R14+R17电阻取值建议为200Ω以下。
每种光耦要求的电流不一样,尤其是高速光耦
对于521来说,主要是电流传输比,最小是50% 那么,如果是1K限流电阻 I(led)=(5-2)/1=3ma Ic=3×0.5=1.5ma 假如上拉电阻是10K 5/10K=0.5ma 也足够饱和导通; 如果是作为开关量的调理,足够了。。。 ——————- 但是如果是高速光耦 那还要考虑到你要传输的信号最高频率是多少 占空比的比例不能丢失变形太多 或者还要考虑到,最好能滤除不需要的毛刺干扰信号等 所以一般需要在前级或者后级采用RC滤波措施 把不需要的低于信号幅度的干扰或者虽然干扰电压大但是时间特征低于所需信号的去掉 在硬件上把不需要的信号尽量滤除 ——————- 当然以上原则也适合于做开关量信号调理 具体可以搜索一下plc的输入的调理电路 然后你再自己搭个电路 整个信号发生器 自己去琢磨 限流电阻、上拉电阻(也可能是下拉)、输入信号幅度、频率之间的关系。。。 另外从光耦的使用寿命来说,不要使用到她的最大电流。。。当然你要控制产品寿命例外。。。
像TLP521和6N136,正负边你一般使用多大的电阻?
限流电阻:这个根据速度和电压而定; 对于521,实际上,可以使用在2mA的电流而不影响正常的饱和; 但是一般这种做法是作为开关量信号的调理 尤其是,你作为ac110V或者ac220V检测的时候,当然希望,限流电阻越大越好,这样的话,光耦的寿命越长,而且,抗浪涌啊冲击啊,效果越好 而且,开关量调理对速度要求不高 因为本来就是要做软件和硬件滤波,那么高的反应速度干啥呢? 所以开关量调理后面的hc14整形电路可以不要,那是给6n136这样的高速光耦使用的; 好,假设我们现在设定,tlp521的电流是2ma,ctr(current transfer ratio)取50%,原边是24V,付边是3.3V,led压降是1.5V,算一下限流电阻和上拉电阻的大小: R(led)=(24-1.5)/2=11.25K 取一个归一化的电阻值,10K 那么,I(led)=(24-1.5)/10=2.25ma Ic=2.25*0.5=1.125 Rc=(3.3-Vce)/1.12=2.9 Vce是三极管的饱和压降,这里简化为0v; 那么,还要考虑到充分的进入饱和状态,那么,可以取Rc为近视的2倍,也就是5.1K; 1、led压降,需要自己搭个电路确认,原则上是在1.5V和2V之间; 2、高速光耦,驱动电流的确是要比较大,具体去看数据手册 但是我们使用高速光耦未必是要使用到速度的最大值 而是,低速,无法实现;高速,未必需要使用到最大值; 比如,你要求数据100K的波特率 那么 521只能到20K 6n136可以到1M 那么,你只能选择高速光耦,比如6n136,那电流值,就可以不需要16ma那么大,假设datasheet设定的是16mA; 所以,关键在于,仔细看数据手册,然后自己要动手搭个电路验证一下; 当然你选取参数,不要在临界。。。而是要充分满足你的需求并且留有100%的余量; 因为任何光耦都有一定的离散性并可能随着使用而衰减;这也是为什么不要把led的电流使用到100%的原因; 另外一定要买到原厂全新的光耦。。。 别的疑问,都可以在自己动手搭电路中豁然开朗。。。哈哈。。。 其实,光耦的接收三极管,你可以认为,就是相当于是一个三极管,只不过放大倍数等于是电流传输比而已。。
其他
假设Ic=1mA;那么, 如果Vc/Rc=1mA, 那么三极管基本上进入饱和导通状态; 如果Vc/Rc=0.5mA,那么三极管肯定进入了饱和导通状态; 如果Vc/Rc=2mA, 那么三极管进入了放大状态; 当然这是一个大体上的计算方法;还要考虑到Vce的值;但是因为同样的一种型号一个批次的光耦,它们的电流传输比离散性很大,所以大体上推算一下即可; 实际上的光耦的上拉电阻的选值,要根据Ib、电流传输比、Vcc来大体上推算一下,然后根据工程情况而定; 如果是传递开关量信号,那么,进入深度饱和就可以了; 如果是要传送频率的信号,那么,要仔细的选择Ib和Rc,找到一个最合适的参数; 什么叫深度饱和状态? 光耦的Vce刚刚=0.2V的时候,可以认为是进入了饱和的状态; 把这个时候的Ib提高到2倍,那么,肯定是进入了饱和的状态,至于是不是深度饱和,要看对深度饱和的定义; 我认为,n=3就可以看作是深度饱和了; 光耦隔离的参数是什么步骤来计算的 光耦隔离主要是考虑几个值: 1、二极管的驱动电流 2、CTR 3、光敏三极管的上拉电阻 4、光耦的速度 5、考虑隔离信号的频率值 一般的开关量信号的隔离,使用低速廉价的光耦只需要考虑一下能够保证充分饱和和截止; 高速信号的隔离,需要考虑到选用高速光耦; 这个时候,主要是按照datasheet来选择参数;