光耦参数设置

2.1发光二极管电阻的选择

光耦参数设置_第1张图片
  数据手册中,IF是发光二极管的允许最大正向电流,值是80mA。这是需要考虑的第一个条件。
光耦参数设置_第2张图片

 

再看第二张图,VF是二极管上的电压,图中给出,当IF是10mA的时候,VF的值最大是1.4V。这是需要考虑的第二个条件。

  我们需要考虑的第三个条件就是,你使用3.3V的电压驱动?还是用5V的电压驱动?

确定最小初级电阻

  在手册中找到前向电压和前向电流的关系曲线,用来确定初级最小限流电阻。

  如下图所示,光耦在最大正向电流IF=60mA的时候,前向电压约为1.4V。

 光耦参数设置_第3张图片

 

如果你用的是3.3V电压驱动的话,最小的限流电阻就是(3.3V-1.4V)/0.08A=23.75欧姆…..

  如果你用的是5V电压驱动的话,最小的限流电阻就是(5V-1.4V)/0.08A=45欧姆…..

  小于这个电阻值,光耦就死翘翘了…..

  所以我们这里的电阻选择,就要大于计算出的这些结果。这里,可以选择330欧姆,470欧姆,510欧姆,1K,都可以使得发光二极管发亮后驱动里面的三极管导通。但是,电阻值如果选的太大的话,会造成发光二极管不亮。

确定初级电阻Rs

  上一步计算的是最小初级电阻,实际应用的时候还需要考虑以下因素,下图为光耦ton和toff与IF的关系,如没有具体的ton和toff的要求,我们就取5mA。

光耦参数设置_第4张图片

再根据图2得到IF=5mA下的VF约为1.1V。

  如果现在的初级工作电压为5V,则初级电阻为:

Rs=(5-1.1)/0.005=780

  取一个标准值820Ω。

 

2.2三极管电阻的选择

确定最小次级电阻

  在第一张图中,我们找到OUTPUT中的Ic,这个就是三极管允许通过的最大电流,是50mA,我们在做电路的时候,就需要注意一下。

  例如,当三极管的负载电压是12V时,因为三极管当开关用,Vce会很小,所以这里我们忽略不计,那么R=12V/0.05A=240欧姆…..

  以上计算是在忽略VCE的情况下得到的。由于VCE一般比较小且非线性,所以在这里忽略。

  实际电阻取值必须大于这个电阻值,以保证光耦不损坏。

  这里我一般选择1K,2K,4.7K,10K的电阻。

确定实际次级电阻RL

  如下图所示,次级电流IC会影响次级的ton和toff,如没有具体的ton和toff的要求,我们就取5mA。

光耦参数设置_第5张图片

 

如果现在的初级工作电压为5V,则次级电阻为:

RL=5/0.005=1kΩ

测试并调整实际电路可能还需要进行调整

  如果想要提高上升时间的话,可以逐步降低初次级电阻,但是要注意功耗和最小电阻取值。如果电阻取值太大,前向电流太小,可能会出现无法导通的情况,此时应降低电阻值。
  下面是基本的电路图:

光耦参数设置_第6张图片

 

注意事项

光耦存在固定的传输延迟,想要提高传输带宽,还是应选择高速光耦。

设计时应注意功耗和速度的平衡。

输入参数:

正向工作电压Vf:给定的工作电流下,LED自身压降;

反向电压Vr:LED能承受的最大反向电压,超过可能损坏;

允许功耗Pd:LED能承受的最大功耗,超过可能损坏;

正向工作电流If:LED正常发光时所流过的正向电流值;

输出参数:

集电极电流Ic:光敏三极管集电极所流过的电流,通常指其最大值;

集电极发射极电压Vceo:集电极发射极所能承受的电压;

其他参数:

电流传输比CTR:

光敏三极管与发光管的电流比最小值;

稳定工作时:Ic/If≥CTR即If*CTR≥Ic;(Ib*CTR=Ic)

反向电流IR:在被测管两端加规定反向工作电压VR时,二极管中流过的电流。

反向击穿电压VBR:被测管通过的反向电流IR为规定值时,在两极间所产生的电压降。

正向压降VF:二极管通过的正向电流为规定值时,正负极之间所产生的电压降。

正向电流IF:在被测管两端加一定的正向电压时二极管中流过的电流。

结电容CJ:在规定偏压下,被测管两端的电容值。

反向击穿电压V(BR)CEO:发光二极管开路,集电极电流IC为规定值,集电极与发射集间的电压降。

输出饱和压降VCE(sat):发光二极管工作电流IF和集电极电流IC为规定值时,并保持IC/IF≤CTRmin时(CTRmin在被测管技术条件中规定)集电极与发射极之间的电压降。

反向截止电流ICEO:发光二极管开路,集电极至发射极间的电压为规定值时,流过集电极的电流为反向截止电流。

电流传输比CTR:输出管的工作电压为规定值时,输出电流和发光二极管正向电流之比为电流传输比CTR。

脉冲上升时间tr,下降时间tf:光耦合器在规定工作条件下,发光二极管输入规定电流IFP的脉冲波,输出端管则输出相应的脉冲波,从输出脉冲前沿幅度的10%到90%,所需时间为脉冲上升时间tr。从输出脉冲后沿幅度的90%到10%,所需时间为脉冲下降时间tf。

传输延迟时间tPHL,tPLH:从输入脉冲前沿幅度的50%到输出脉冲电平下降到1.5V时所需时间为传输延迟时间tPHL。从输入脉冲后沿幅度的50%到输出脉冲电平上升到1.5V时所需时间为传输延迟时间tPLH。

入出间隔离电容CIO:光耦合器件输入端和输出端之间的电容值。入出间隔离电阻RIO:半导体光耦合器输入端和输出端之间的绝缘电阻值。入出间隔离电压VIO:光耦合器输入端和输出端之间绝缘耐压值。

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