광커플러 애플리케이션 요약

옵토커플러가 너무 많이 사용되어 요약할 시간입니다. 개인 애플리케이션만 시작점으로 사용됩니다.

1. 옵토커플러 분류

비선형 옵토커플러와 선형 옵토커플러의 두 가지 범주로 나뉩니다.

비선형 광커플러: 스위칭 신호(높음 및 낮은 레벨) 전송에 적합하지만 아날로그 수량 전송에는 적합하지 않습니다. 실제로 일반적으로 사용됩니다.

선형 광커플러: 선형 특성을 갖춘 절연 제어입니다.

2. 광커플러 매개변수

데이터시트를 참조할 때 주의해야 할 주요 항목입니다.

1. 특성 매개변수를 입력하세요 <=>프런트엔드 발광 다이오드 매개변수

(1) (순방향 전압): 정상 작동 중에 다이오드 전압이 떨어집니다.

(2) (순방향 전류): 정상 작동 중 발광 다이오드의 전류입니다.

2. 출력 특성 매개변수 <=>백엔드 포토트랜지스터 매개변수

(1) (콜렉터 전류): 트랜지스터 콜렉터 전류.

(2) (컬렉터-이미터 전압 C-E 전압): 컬렉터-이미터 간 전압입니다.

(3) (C-E 포화 전압): 다이오드 작동 전류 및 콜렉터 전류가 지정된 값에 있고 유지될 때(? 테스트 중인 튜브의 기술 조건에 지정됨) 콜렉터 및 이미터 압력 강하 사이.

3. 전송 특성 <=> 입력 단자와 출력 단자의 관계(전류)

(1) 전류 전송률 CTR(Current Transfer Radio)

출력 진공관의 작동 전압이 지정된 값일 때 발광 다이오드의 순방향 전류에 대한 출력 전류의 비율이 전류 전달 비율 CTR입니다. 이 값은 데이터시트에 최소값이 있습니다.

3. 공통 회로 설계

비선형 애플리케이션, 즉 스위칭 제어 애플리케이션을 예로 들어 보겠습니다.

1. 일반적으로 사용되는 회로도

그림에서 저항은 3극관의 C 끝 또는 E 끝에 위치할 수 있습니다.

E 끝: 그림에 표시된 대로 기본 낮은 레벨을 의미하고 높은 레벨이 유효 레벨입니다.

C 끝:? 끝 또는 낮은 끝은 기본 높은 수준 수준을 의미하고 낮은 수준이 효과적인 수준을 의미합니다.

2. 설계 제약

데이터시트를 참조하여 위의 중요 매개변수를 결정한 후 입력 및 출력 끝의 부하 값을 설계합니다.

(1)?

(2) 포토트랜지스터는 포화 영역에서 작동합니다.

공식은 위에서 파생될 수 있습니다:

공식 (1)

? 공식 (2)

두 공식 중 을 제외하고 나머지는 알려진 수량이거나 데이터시트를 통해 확인할 수 있습니다. 일반적으로 0.4~0.7V, 일반적으로 1.2V, CTR은 일반적으로 50%~600%, 일반적으로 4mA~20mA입니다.

두 저항 사이의 비율 관계는 식 (1)에서 도출할 수 있으며, 저항의 크기 범위는 식 (2)에서 얻을 수 있습니다.

참고: 일반적으로 대표값, 시험값 및 최대값이 있으며 일반적으로 시험값 및 대표값을 선택합니다. 프런트 엔드를 디자인할 때 오해의 소지가 있는 커뮤니케이션을 방지하는 데 주의를 기울이십시오.

4. CTR에 영향을 미치는 요소

일반적으로 CTR의 최소값과 범위는 데이터시트에 명시되어 있지만 그렇지 않은 경우에는 데이터시트에서 관련 곡선 차트를 확인해야 합니다. . 일반적으로 다음과 같은 영향 요인이 있습니다.

1. 광커플러 자체의 개별 특성

2. 온도 효과: 작동 온도가 높을수록 CTR 값은 작아집니다.

3. 1차 전류 IF의 영향: 순방향 전류가 클수록 CTR 값은 작아집니다.

4. Vce의 영향: Vce는 특정 전압보다 커야 합니다. (포화 전압이 적당함) Ic가 최대값에 도달할 수 있고 CTR 값이 커집니다.

5. 수명 영향: 작업 시간이 길수록 CTR 값은 작아집니다.

5. 포화 영역에서의 작업 이해

트랜지스터 출력 특성 곡선을 사용하여 설명하십시오.

그림에서 볼 수 있듯이 전면 -끝 전류가 결정되면 후면 단자의 출력 전류가 최대 값을 갖습니다(가로축에 평행). 쉽게 이해하면, 프런트엔드 전류가 고정되면 전류를 백엔드로 전달하는 능력이 제한된다. 이 능력의 학명은 CTR(전류 전달 비율)이라는 뜻이다. 전송 능력이 강력하고 백엔드를 구동할 수 있습니다.

백엔드가 더 많은 전류를 원하지만 옵토커플러가 이를 감당할 수 없다고 가정합니다. 저항 RL이 일정할 때 백엔드는 실제 출력 전류 Ic를 최대값으로 유지하기 위해 Vce 값만 늘릴 수 있습니다. 제공할 수 있습니다. 사진으로 봐서는 나에게 주어진 것은 이 정도 밖에 안 되고, 나 자신도 이 정도의 큰 능력을 갖고 있다니, 더 원하면 줄 수가 없어서 안타깝다. maximum은 이 정도 크기면 내가 원하는 만큼 성장할 수 있고, 변화를 통해서도 나의 최대 가치를 유지할 수 있을 것 같아요!

즉, 큰 전류를 원한다면 를 높이거나 CTR이 더 큰 옵토커플러로 변경하거나 설계 제약 사항에 따라 양쪽 끝의 저항을 다시 설계해야 합니다. 디자인 자체가 불합리해요.

6. 분석 예

예를 들어 그림 1의 옵토커플러 회로의 경우 Ri = 1k, Ro = 1k, 옵토커플러 CTR = 50%라고 가정하고 다음과 같은 경우 다이오드를 가정합니다. 옵토커플러가 켜졌다. 전압 강하는 1.6V이고, 2차 트랜지스터의 포화 전도 전압 강하는 Vce=0.4V이다. 입력 신호 Vi는 5V의 구형파이고, 출력 Vcc는 3.3V이다. Vout이 3.3V 구형파를 얻을 수 있나요?

계산해 봅시다:

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

2차측 전류 한계: Ic'≤ CTR* If = 1.7mA

2차측이 포화되고 전도성이 있다고 가정하면 Ic'= (3.3V – 0.4V)/1k = 2.9mA이며 이는 현재 채널 제한보다 큽니다. 옵토커플러는 1.7mA로 제한되며, Vout = Ro*1.7mA = 1.7V

따라서 2차측은 1.7V의 구형파를 얻습니다.

왜 3.3V 구형파를 얻을 수 없습니까? 그림 1의 광커플러 회로의 전류 구동 성능이 작고 1.7mA의 전류만 구동할 수 있다는 것을 알 수 있습니다. 2차 트랜지스터의 전도를 증가시키려면 2차 전류를 1.7mA로 제한하기 위해 전압 강하가 사용됩니다.

솔루션: CTR을 늘리고 Ic를 줄입니다.

해당 조치는 다음과 같습니다. Ri 저항을 줄이고, 대형 CTR 광커플러를 교체하고 Ro 저항을 높입니다.

Ri가 200Ω으로 증가하고 다른 모든 조건은 변경되지 않은 상태에서 위의 매개변수를 약간 최적화하면 Vout이 3.3V의 구형파를 얻을 수 있습니까?

재계산: If = (Vi – 1.6V)/Ri = 17mA; 2차 전류 제한 Ic'

≤ CTR*If = 8.5mA, 이는 2차 포화보다 훨씬 큽니다. 전도 통과하는 데 필요한 전류(2.9mA)이므로 실제 Ic = 2.9mA입니다.

따라서 Ri를 변경한 후 Vout은 3.3V의 구형파를 출력한다.

실제로 스위칭 상태에서 옵토커플러를 계산할 때 회로가 제대로 작동하는 데 필요한 최대 Ic와 1차 측에서 제공하는 최소 If 사이의 Ic/If 비율은 일반적으로 CTR 매개변수와 비교됩니다. 옵토커플러의 Ic/If ≤CTR이면 옵토커플러가 안정적으로 작동할 수 있음을 의미합니다. 일반적으로 약간의 마진이 확보됩니다(CTR의 90% 미만을 권장함).

위의 6가지 사항은 옵토커플러의 간단한 적용을 요약한 것입니다.

참조:

옵토커플러 선택 및 다양한 매개변수 설명에 대한 가장 완벽한 가이드 - Baidu 라이브러리