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光耦隔离(驱动)电路
光耦隔离(驱动)电路
光光耦耦隔隔离离((驱驱动动))电电路路
(V1.0)
一、 本文件的内容及适用范围
本文详细分析了非线性光耦的结构、重要参数,并以此为依据讲解了光耦的应用设计原
则及隔离(驱动)电路的设计步骤与方法,最后对单片集成数字隔离器做了简单介绍。适用
于作为 公司开发工程师新项目硬件开发过程、产品设计修改过程、产品问题分析过程、工程
师培训的指导性模块与参考文件。
本文中的“光耦”指非线性光耦。本文中的过程与方法不能完全应用于线性光耦。
二、 光耦
光电耦合器optical coupler/optocoupler,简称光耦。是设计上输入与输出之间用来电
气隔离并消除干扰的器件。因线性光耦特有其特点及设计方法,本文在此仅单独讨论在公司
产品上广泛应用非线性光耦。
2.1 光耦在公司仪表上的主要应用
根据光耦的类型在公司仪表上主要有以下几个方面的应用:
1、数字信号隔离:非线性光耦,如6N137对高速数字信号如SPI、UART等接口的隔离。
2、模拟信号隔离传递:线性光耦。隔离驱动:普通输出型,如TLP521对IO信号的隔
离;达林顿输出型主要用于需要大驱动电流的场合,如继电器的驱动和隔离。
2.2 公司主要应用的主要非线性光耦类别、型号及参数特点
主要类别:
1、通用型:TLP521、PC817等。
2、数字逻辑输出型(高速、带输出控制脚):6N137及其变种HCPL06系列等。
3、达林顿输出型:4N30、4N33等。
4、推挽输出型(MOS、IGBT驱动专用):TLP250、HCPL316等
公司截止到2010年12月常用光耦型号统计及分类见表格《 光耦201012.XLS》。
2.4 光耦基础知识
1、光耦结构及原理示意
光耦的主要构成部分:LED(电-光)、光电管(光-电)、电流放大(Hfe)部分。
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非线性光耦按输出结构分为:普通型、达林顿输出型(高电流传输比,带\不带基极引脚)、
逻辑输出型(高速或有控制端)、专用型(内部带推挽,如MOS/IGBT驱动光耦)、双向光耦(LED
部分为两个发光管反向并联,可响应交流信号)。
光耦内部结构示意图
图1,光耦一般原理图
图2,光耦原理示意图
图3,带基极引脚的光耦原理示意图
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图4,达林顿输出型(不带基极引脚)示意图
图5,达林顿输出型(带基极引脚)示意图
图6,输出带控制的光耦示意图
图7,IGBT/MOS专用光耦(内部带推挽)
图8,双向光耦(在公司应用极少,本文未包括相关内容)
2、光耦的主要参数简介
(1)VISO(或BVS)isolation voltage隔离电压:输入端与输出端之间可以承受的交流电
压最大值。一般情况下,只在有限的测试时间内有保证(如1分钟)。
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(2)Topr ,operating temmprature工作温度:器件正常工作所允许的温度范围。是指环境
温度。当温度上升,器件带载(承受功耗)能力下降。
TPL521的工
作温度范围是环境温度-55~+100度。
(3)IF,Forward Current of LED,发光管能够允许的正向电流最大值,二极管流过电流
不超过If时,在环温25度下,保证不会因为功耗而损坏。
TLP521-1的LED正向电流允许最大值为70mA。
(4)VR,reverse voltage
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