Resumen de la aplicación del optoacoplador

Los optoacopladores se utilizan demasiado, toca resumir. Sólo se utilizan aplicaciones personales como punto de partida.

1. Clasificación de optoacopladores

Se divide en dos categorías: optoacoplador no lineal y optoacoplador lineal.

Optoacoplador no lineal: apto para la transmisión de señales de conmutación (niveles altos y bajos), pero no apto para transmitir cantidades analógicas. Comúnmente utilizado en la práctica.

Optoacoplador lineal: control de aislamiento con características lineales.

2. Parámetros del optoacoplador

Los objetos clave a los que prestar atención al consultar la hoja de datos.

1. Ingrese los parámetros característicos ＜＝＞Parámetros del LED frontal

(1) (Voltaje directo): la caída de voltaje del diodo durante el funcionamiento normal.

(2) (Corriente directa): La corriente del diodo emisor de luz durante el funcionamiento normal.

2. Parámetros característicos de salida ＜＝＞Parámetros del fototransistor de fondo

(1) (Corriente del colector): Corriente del colector del transistor.

(2) (Voltaje colector-emisor Voltaje C-E): El voltaje a través del colector-emisor.

(3) (Tensión de Saturación C-E): Cuando la corriente de operación del diodo y la corriente del colector están en el valor especificado y se mantienen (? especificado en las condiciones técnicas del tubo bajo prueba) la caída de presión del colector y del emisor entre.

3. Características de transmisión ＜＝＞Relación entre terminal de entrada y terminal de salida (corriente)

(1) Relación de transferencia de corriente CTR (Radio de transferencia de corriente)

Salida Cuando el voltaje de funcionamiento del tubo es un valor específico, la relación entre la corriente de salida y la corriente directa del diodo emisor de luz es la relación de transferencia de corriente CTR. Este valor tiene un valor mínimo en la hoja de datos.

3. Diseños de circuitos de uso común

Tomemos como ejemplo las aplicaciones no lineales, es decir, las aplicaciones de control de conmutación.

1. Esquemas de circuitos de uso común

En la figura, la resistencia se puede ubicar en el extremo C o E del triodo.

En el extremo E: como se muestra en la figura, significa el nivel bajo predeterminado y el nivel alto es el nivel efectivo.

En el extremo C:? extremo o extremo inferior, significa el nivel alto predeterminado, el nivel bajo es el nivel efectivo.

2. Restricciones de diseño

Después de determinar los parámetros importantes anteriores consultando la hoja de datos, diseñe el valor de carga de los extremos de entrada y salida.

(1)?

(2) El fototransistor trabaja en la región de saturación.

La fórmula se puede deducir de lo anterior:

Fórmula (1)

Fórmula (2)

¿Entre las dos fórmulas? , excepto que otras son cantidades conocidas o se pueden encontrar en la hoja de datos, generalmente 0,4 ~ 0,7 V, generalmente 1,2 V, el CTR suele ser 50 ~ 600, generalmente 4 mA ~ 20 mA.

La relación de relación entre las dos resistencias se puede derivar de la ecuación (1) y el rango de magnitud de la resistencia se puede obtener de la ecuación (2).

Nota: Generalmente hay valores típicos, valores de prueba y valores máximos, y generalmente se seleccionan valores de prueba y valores típicos. Al diseñar la interfaz, preste atención a evitar comunicaciones engañosas.

4. Factores que afectan el CTR

Generalmente, el valor mínimo y el rango de CTR se indicarán en la hoja de datos. De lo contrario, deberá consultar el gráfico de curva correspondiente en la hoja de datos. .

Generalmente, existen los siguientes factores que influyen:

1. La naturaleza discreta del optoacoplador en sí

2. Efecto de la temperatura: cuanto mayor es la temperatura de funcionamiento, menor es el valor CTR;

3. La influencia de la corriente primaria IF: cuanto mayor es la corriente directa, menor es el valor CTR

4. La influencia de Vce: Vce debe ser mayor que un cierto voltaje; (el voltaje de saturación es el correcto), para que Ic pueda alcanzar el máximo y el valor CTR será grande;

5. Impacto en la vida útil: cuanto mayor sea el tiempo de trabajo, menor será el valor CTR.

5. Comprensión del trabajo en la zona de saturación

Utilice la curva característica de salida del transistor para explicar:

Se puede ver en la figura que cuando el frente -Se determina la corriente final, la parte trasera La corriente de salida en el terminal tiene el valor máximo (paralelo al eje horizontal). Para entenderlo de una manera simple: cuando la corriente del front-end es fija, la capacidad de transmitir corriente al back-end es limitada. El nombre académico de esta capacidad es CTR (una tasa de transferencia de corriente grande). La capacidad de transmisión es fuerte y puede impulsar la parte trasera.

Supongamos que el backend quiere más corriente, pero el optoacoplador no puede permitírselo. Cuando la resistencia RL es constante, el backend solo puede aumentar el valor de Vce para mantener la corriente de salida real Ic en el valor máximo. puede proporcionar. A juzgar por la imagen, lo que me dan es solo así de grande, y yo solo tengo una habilidad tan grande, si quieres más, lamento no poder dártela de todos modos, después de ingresar a la zona lineal, la. El máximo es así de grande, creo que puedo hacerlo tan grande como quiera y mantendré mi valor máximo a través de cambios.

En resumen, si desea una corriente grande, debe aumentarla, cambiar a un optoacoplador con un CTR mayor o rediseñar las resistencias en ambos extremos de acuerdo con las restricciones de diseño. Su diseño en sí no es razonable.

6. Análisis de ejemplo

Por ejemplo, en el circuito optoacoplador de la Figura 1, suponga Ri = 1k, Ro = 1k, CTR del optoacoplador = 50 y suponga que el voltaje del diodo es Cae a 1,6 V y la caída de voltaje de conducción saturada del transistor secundario es Vce = 0,4 V. La señal de entrada Vi es una onda cuadrada de 5 V y la salida Vcc es de 3,3 V. ¿Puede Vout obtener una onda cuadrada de 3,3 V?

Calculemos:

If = (Vi-1.6V)/Ri = 3.4mA

Límite de corriente del lado secundario: Ic'≤ CTR* If = 1.7mA

Suponiendo que el lado secundario debe estar saturado y ser conductor, entonces Ic'= (3.3V – 0.4V)/1k = 2.9mA, que es mayor que el límite actual del canal, por lo que cuando está activado, Ic será El optoacoplador está limitado a 1,7 mA, Vout = Ro*1,7 mA = 1,7 V

Entonces, el lado secundario obtiene una onda cuadrada de 1,7 V.

¿Por qué no se puede obtener una onda cuadrada de 3,3 V? Se puede entender que la capacidad de conducción de corriente del circuito optoacoplador en la Figura 1 es pequeña y solo puede conducir una corriente de 1,7 mA. aumentar la conducción del transistor secundario. La caída de voltaje se utiliza para limitar la corriente secundaria a 1,7 mA.

Soluciones: aumentar If; aumentar CTR; disminuir Ic.

Las medidas correspondientes son: reducir la resistencia Ri; reemplazar el optoacoplador CTR grande; aumentar la resistencia Ro.

Optimice ligeramente los parámetros anteriores, suponiendo que Ri aumenta a 200 ohmios y todas las demás condiciones permanecen sin cambios, ¿puede Vout obtener una onda cuadrada de 3,3 V?

Recalcular: If = (Vi – 1.6V)/Ri = 17mA; límite de corriente secundaria Ic'

≤ CTR*If = 8.5mA, que es mucho mayor que la saturación secundaria conducción La corriente requerida para pasar (2,9 mA), por lo que la Ic real = 2,9 mA.

Por lo tanto, después de cambiar Ri, Vout genera una onda cuadrada de 3,3V.

Cuando se calcula realmente el optoacoplador en el estado de conmutación, la relación de Ic/If entre el Ic máximo requerido para que el circuito funcione correctamente y el If mínimo proporcionado por el lado primario generalmente se compara con el parámetro CTR. del optoacoplador, si Ic/If ≤ CTR, significa que el optoacoplador puede conducir de manera confiable.

Generalmente se reservará un pequeño margen (se recomienda que sea inferior a 90 de CTR).

Los seis puntos anteriores son un resumen de la aplicación simple de los optoacopladores.

Referencia:

La guía más completa para la selección de optoacopladores y descripción de varios parámetros: Biblioteca Baidu