光电耦合器驱动接口设计

光电耦合器驱动接口设计

  光电耦合器是把发光和光敏晶体管或光敏晶闸管封装在一起,通过光信号,实现电信号传递的器件。由于光电耦合器输入与输出之间没有直接的联系,电信号是通过光信号传递的,所以也称光电隔离器。

  
1.光电耦合器的结构和特点
  光电耦合器由发光源(输入)端和受光器(输出端)两部分组成,并由不透明材料封装在一起。当在输入端加正向电压时,发光二极管点亮,照射光敏晶体管(或晶闸管)使之导通,产生输出信号。
  光电耦合器具有如下特点:
  1)光电耦合器的信号传递采取电—光—电形式,发光部分和受光部分不接触,因此其绝缘电阻可高达1010Ω以上,并能承受2000V以上的高压。被耦合的两个部分可以自成系统不“共地”,能够实现电控系统强电部分与部分隔离,避免干扰由输出通道窜入控制微机。
  
  2)光电耦合器的发光二极管是电流驱动器件,能够吸收尖峰干扰信号,所以具有很强的抑制噪声干扰能力。
  3)光电耦合器作为开关应用时,具有耐用,可靠性高和高速等优点,响应时间一般为数微秒以内,高速型光电耦合器的响应时间有的甚至小于10ns。
  2.晶体管输出型光电耦合器驱动接口设计
  在机电系统的控制输出接口设计中,晶体管输出型光电耦合器主要用于实现电信号之间的隔离。
  
  在这种场合应用时,应考虑两个参数:电流传输比CTR与时间延迟。
  电流传输比是指光电晶体管的集电极电流Ic与发光二极管的电流If之比,不同结构的光电耦合器的电流传输比相差很大。
  比如:输出端是单个晶体管的光电耦合器4N25的电流传输比CTR≥20%,而输出端使用达林顿管的光电耦合器4N33的电流传输比CTR~500%。电流传输比受发光二极管的工作电流If影响,当If为10—20mA时,电流传输比最大。
  时间延迟是指光电耦合器在传输脉冲信号时,输出信号与输入信号间的延迟时间。
  发光二极管限流电阻的取值由下式计算:
  
  式中,Vcc为电压;Vf为发光二极管管压降,取1.5V;Vd为驱动器压降,取0.5V;If为发光二极管工作电流。
  若If取10mA,则
  
,  光电耦合器是把发光和光敏晶体管或光敏晶闸管封装在一起,通过光信号,实现电信号传递的器件。由于光电耦合器输入与输出之间没有直接的联系,电信号是通过光信号传递的,所以也称光电隔离器。

  
1.光电耦合器的结构和特点
  光电耦合器由发光源(输入)端和受光器(输出端)两部分组成,并由不透明材料封装在一起。当在输入端加正向电压时,发光二极管点亮,照射光敏晶体管(或晶闸管)使之导通,产生输出信号。
  光电耦合器具有如下特点:
  1)光电耦合器的信号传递采取电—光—电形式,发光部分和受光部分不接触,因此其绝缘电阻可高达1010Ω以上,并能承受2000V以上的高压。被耦合的两个部分可以自成系统不“共地”,能够实现电控系统强电部分与部分隔离,避免干扰由输出通道窜入控制微机。
  
  2)光电耦合器的发光二极管是电流驱动器件,能够吸收尖峰干扰信号,所以具有很强的抑制噪声干扰能力。
  3)光电耦合器作为开关应用时,具有耐用,可靠性高和高速等优点,响应时间一般为数微秒以内,高速型光电耦合器的响应时间有的甚至小于10ns。
  2.晶体管输出型光电耦合器驱动接口设计
  在机电系统的控制输出接口设计中,晶体管输出型光电耦合器主要用于实现电信号之间的隔离。
  
  在这种场合应用时,应考虑两个参数:电流传输比CTR与时间延迟。
  电流传输比是指光电晶体管的集电极电流Ic与发光二极管的电流If之比,不同结构的光电耦合器的电流传输比相差很大。
  比如:输出端是单个晶体管的光电耦合器4N25的电流传输比CTR≥20%,而输出端使用达林顿管的光电耦合器4N33的电流传输比CTR~500%。电流传输比受发光二极管的工作电流If影响,当If为10—20mA时,电流传输比最大。
  时间延迟是指光电耦合器在传输脉冲信号时,输出信号与输入信号间的延迟时间。
  发光二极管限流电阻的取值由下式计算:
  
  式中,Vcc为电压;Vf为发光二极管管压降,取1.5V;Vd为驱动器压降,取0.5V;If为发光二极管工作电流。
  若If取10mA,则
  

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