开关量输入输出隔离技术.ppt

第四章 开关量输入输出的隔离技术 1、廉价实用的TLP521-X 4.2DC-DC变换器的应用 集成电路DC-DC变换器 电荷泵变压、脉宽调制变压、前二者的组合变压 隔离变压器型DC-DC变换器 真正隔离 1、集成电路DC-DC变换器 2、隔离变压器型DC-DC变换器 4.3专用隔离芯片及模块 1、RS-422/485隔离芯片 2、模拟隔离放大器 3、高频逻辑门专用隔离电路 6N137典型应用 直接逻辑输入/逻辑输出的隔离器件 直接逻辑输入/逻辑输出的隔离器件 图4.18 6N137典型应用电路(单路） （1）输出＋3.3V,+5V,TTL/CMOS兼容 （2）工作频率可达100M波特 （3）隔离电压高达2500V 图4.21 单路 图4.21 单路 图4.22 三种器件输入/输出的方向 4.4 新型的光电隔离产品 种类： 微电流隔离器件 4mA～20m专用光电隔离器件 高频隔离器件 智能功率模块（IPM）专用驱动隔离模块 4.4.1 微电流光电隔离器件 典型器件： HCPL-2200/2219：驱动电流1.6mA、通信速率2.5Mb HCPL-2300/0300：驱动电流0.5mA、通信速率8Mb 电源:多数情况下 5V供电 直接相连 HCPL-2300/0300典型应用电路 加速电容 OC门驱动HCPL-2300/0300典型应用电路 RS-485直接驱动HCPL-2300/0300不平衡式电路 通信距离不宜超过 100m 波形失真：长导线导致 长线驱动应改用平衡式RS-485隔离接收电路 * * TLP521-1 TLP521-2 TLP521-4 图4.1 TLP521的各种封装及引脚排列 4.1开关量输入端隔离 工作频率不高，一般限制在10KHZ以内 （1）R1可按驱动电流5～10mA来选择 （2） R2可取2.2K~10K，VCCX=+5V时，R2可取3.3K VCC IN1 VCC X DOUT GNDX R1 R2 TLP521 基本的光隔电路（一） 图4.2 基本的光隔电路（a） （1）此种接法更为常用 （2） VCCX=+5V时， R4去掉 VCCX=+12V时，R4取6.8K(或改用ULN2004） VCCX=+24V时，R4取20K(或改用ULN2002） VCC IN1 VCC X ULN2003 R3 R4 TLP521 基本的光隔电路（二） 图4.2 基本的光隔电路（b） 2、高频脉冲的隔离 对波形要求较高的场合，应使用高频特性好的光隔 如4N25(300KHZ)、4N35(300KHZ)、6N136(2MHZ) 4N35 6N136 光敏二极管的开关时间通常比光敏三极管小 影响工作频率的因素： （1）负载电阻，越小，开关速度越快,最好不小于1000Ω （2）基极电阻，一般取50KΩ~100KΩ LED+ LED- NC B C E DIN DOUT 7406 R1 R1 100k R3 550Ω VCC VCC X 4N35 GNDX 74LS14 图4.6 可以工作到115.2波特的光隔电路 （1）VCCX取5V时，负载电阻R3应取2.2KΩ~3.3KΩ （2）74LS14用于整形 DIN DOUT 7406 R1 R3 2.2KΩ VCC VCC X 6N136 GNDX 74LS14 图4.7 用6N136的光隔电路 效率高、体积小、以小电流应用为主 （1）ICL7660 输入：1.5V~10V 输出：互补电压 （2）MAX640/MAX848 输入：5V 输出：3.3V （3）MAX735 输入：4V~6.2V 输出：－5V （4）MAX737 输入：4V~8.6V 输出：－15V 单电源输出变换器 （1）MAX742 输入：4.2V~10V 输出：±12V， ±15V, ±2A （2）MAX743 输入：5V 输出： ±12V， ±15V, ±100mA 双电源输出变换器 集成运算放大器、AD转换器常用双电源 （1）固定电压输入（用于信号隔离） 宽电压输入（用于未经稳压的输入电压） （2）输出电流应按系统最大工作电流的1.2～1.5倍选取 （3）尽量选用经稳压的。 Cin Cout Vin +VOUT GND -VOUT 100uf,25V 图4.11 DC-DC变换器模块的使用电