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    高速光耦型号选择和运用

    发布者:深铭易购     发布时间:2019-09-16    浏览量:3611

    高速光电耦合器简介

    电耦合器(简称光耦)是开关电源电路中常用的器件。有两种光电耦合器:一种是非线性光电耦合器,另一种是线性光电耦合器。


    常用的4n系列光耦合器属于非线性光耦合器。常用的线性光耦合器是PC817A—C系列。


    非线性光耦的电流传输特性曲线是非线性的。这种光耦适用于开关信号的传输,不适用于模拟信号的传输。电流传输器的线性光耦特性曲线与直线相连,信号小时性能更好,可以实现线性特性的隔离和控制。


    开关电源中常用的光耦是线性光耦。如果使用非线性光耦,则振荡波形可能恶化,严重时可能发生寄生振荡,从而通过几十到几百赫兹的低频振荡依次由信号调制数千赫兹的振荡频率。因此,彩色电视、彩色显示器、VCD、DCD等都会对图像产生干扰。同时,电源的承载能力下降。




    在维护彩色电视,显示器等开关电源时,如果光耦合器损坏,必须用线性光耦合器代替。常用的4引脚线性光电耦合器是PC817A ---- C。常用的六脚线性光电耦合器如PC111TLP521有:TLP632TLP532PC614PC714PS2031等。常用的4N254N264N354N36不适合用于开关电源,因为这四个光耦合器是非线性光耦合器。


    高速光耦合器芯片的型号和选择


    100Kbit的/S:


    6N138、 6N139、 PS8703


    为1Mbit/S:


    6N135、 6N136、 CNW135、 CNW136、 PS8601、 PS8602、 PS8701、 PS9613、 PS9713、 CNW4502、 HCPL-2503、 HCPL-4502、 HCPL-2530(双向)、 HCPL-2531(双向)


    的10Mbit/S:6N137、 PS9614、 PS9714、 PS9611、 PS9715、 HCPL-2601、 HCPL-2611、 HCPL-2630(双向)、 HCPL-2631(双向)


    高速光耦与普通光耦不同


    在该结构中,高速光耦合器与普通光耦合器不同。高速光耦合器的结构是光电二极管+放大驱动电路。普通光耦合器的结构是光电晶体管(+放大驱动电路)。光电二极管的响应速度(上升和下降时间)为纳秒级,并且光电晶体管的响应速度(上升和下降时间)为微秒级。并不是普通的光耦合器工作在线性区域,它可以是高速,其固有的响应时间仅限于死亡,它要快速而快速。此外,如果普通光电耦合器工作在线性区域,它也将受限于截止频率Fc(截止频率)参数,普通光耦合器Fc基本上在50KHz左右(测试条件VCC=5v、 IC=5ma、 RL=100R RL增加Fc较小,当RL=1K时RL约为10kHz,如TLP521,Fc约为50KHz,PC817,Fc约为80KHz,CNY117,Fc约为250KHz。


    当然,当驱动电流增加(至200MA)/负载电阻减小(至500OHM)/驱动脉冲优化时,一些普通光耦合器可以达到500KHz的速度。



    高速光耦的应用


      1、高速光耦应用在空调


      2、高速光耦应用在驱动电源


      高速光电耦合器6N137原理与应用


      高速光电耦合器6N137由磷砷化镓发光二极管和光敏集成检测电路组成。通过光敏二极管接收信号并经内部高增益线性放大器把信号放大后,由集电极开路门


    输出。6N137引脚图和内部结构图如图1和图2所示。该光电器件高、低电平传输延迟时间短,典型值仅为45ns,已接近TTL电路传输延迟时间的水平。具有10Mbps


    的高速性能,因而在传输速度上完全能够满足隔离总线的要求。内部噪声防护装置提供了典型10kV/μs的共模抑制功能。除此之外,6N137还具有一个控制端,


    通过对该端的控制,可使光耦输出端呈现高阻状态。


      1:NC.;2:Anode(阳极);3:Cathode(阴极);4:N.C.;5:GND;6:Output(Opencollector开路集电极);7:Enable(使能端);8:VCC


      简单的原理如图1所示,若以脚2为输入,脚3接地,则真值表如附表2所列,这相当于非门的传输,若希望在传输过程中不改变逻辑状态,则从脚3输入,脚2


    接高电平。


      6N137原理及典型应用


      6N137的内部结构原理如图3所示,信号从脚2和脚3输入,发光二极管发光,经片内光通道传到光敏二极管,反向偏置的光敏管光照后导通,经电流-电压转换


    后送到与门的一个输入端,与门的另一个输入为使能端,当使能端为高时与门输出高电平,经输出三极管反向后光电隔离器输出低电平。当输入信号电流小于触


    发阈值或使能端为低时,输出高电平,但这个逻辑高是集电极开路的,可针对接收电路加上拉电阻或电压调整电路。


      隔离器6N137典型应用如图3所示,假设输入端属于模块I,输出端属于模块II。输入端有A、B两种接法,分别得到反相或同相逻辑传输,其中RF为限流电阻。


    发光二极管正向电流0-250μA,光敏管不导通;发光二极管正向压降1.2-1.7V(典型1.4V),正向电流6.3-15mA,光敏管导通。若以B方法连接,TTL电平输入


    ,Vcc为5V时,RF可选500Ω左右。如果不加限流电阻或阻值很小,6N137仍能工作,但发光二极管导通电流很大对Vcc1有较大冲击,尤其是数字波形较陡时


    ,上升、下降沿的频谱很宽,会造成相当大的尖峰脉冲噪声,而通常印刷电路板的分布电感会使地线吸收不了这种噪声,其峰-峰值可达100mV以上,足以使模拟


    电路产生自激。所以在可能的情况下,RF应尽量取大。



      输出端由模块II供电,Vcc2=4.5~5.5V。在Vcc2(脚8)和地(脚5)之间必须接一个0.1μF高频特性良好的电容,如瓷介质或钽电容,而且应尽量放在脚5


    和脚8附近(不要超过1cm)。这个电容可以吸收电源线上的纹波,又可以减小光电隔离器接受端开关工作时对电源的冲击。脚7是使能端,当它在0-0.8V时强制输


    出为高(开路);当它在2.0V-Vcc2时允许接收端工作,见真值表2。



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