光耦的器件选型

big_gun

1 u1 W  [) q1 H                    最为大家所熟知的隔离器件，有变压器、光耦、电容、继电器等。其中，光耦是最为常见的。
一、光耦的内部原理 如上图所示，光耦是由一个LED和一个光敏三极管组成。当LED发亮时，光敏三极管也导通（基极不引出）。
3 ]4 a& T' i) W! s& U' S* H 备注：1.2之间为控制开关，3.4之间为受控源

: Y4 }: ^* K, _1 R7 F; f5 Y/ O二、光耦的工作条件
+ S) c9 D# m& w7 o 以TLP521例。参考手册，可以得知其推荐的工作条件。如下图所示。
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& k% G* E* M& c+ ?# V4 n9 j 其中IF是指LED的工作电流，IC是光敏三极管的集电极电流，VCC是光敏三极管的电源电压。


$ [2 k" d* R6 r  24V / 1500R = 16mA , 5V / 5000R = 1mA，IF和IC满足推荐的工作条件。
. Z6 a9 j( e- u* z9 |* h 三、光耦的传输速率
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8 w4 r% p" ?( f3 [* R- Y! {  由上图所示，在VCC=5V，RL=1.9K，IF=16mA时，TLP521的传输速率=2us+15us+25us=42us=23.8KHz。
传输时延：t_all=tON+ts+tOFF;
也就是说，光耦的传输速率取决到工作条件和负载。需要参考图表。


# G7 h- q: e9 e+ n% n8 k 虽然可以由图表得知光耦的传输速率，但是推荐用信号发生器和示波器测出来，这样能观察到波形是否正常。
6 r9 j. a4 R( b 四、光耦的隔离参数
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: N/ o7 J# @  P0 U* e6 c由上图所示，LED和光敏三极管之间存在寄生电容，在Vs=0,f=1MHz测得为0.8pF，Vs为LED和光敏三极管之间的电压，f为LED的通断频率。
% W5 z: _# c5 w, ^9 u 在湿度低于60%时，Vs=500V，LED和光敏三极管之间的隔离电阻为10的11次方欧姆。
隔离电压：交流有效值为2500V能隔离1分钟。
五、光耦的封装
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由上图所示，TLP521宽度为6.4mm，此宽度能决定电气间隙和爬电距离，一般来说，越宽越好。
六、光耦的PCB走线

如上图所示，光耦底部不走线，不铺铜，这样可以达到最佳的隔离效果。
七、光耦的保护

/ `3 }; H, L4 q4 P- n: a  Z( t如上图所示，LED的反向击穿电压VR=5V。

如上图所示，在LED两端并联一个TVS管，既可以防止负压过来，导致LED反向击穿，又可以防止高压进来，导致正向电流过大。但是在高速传输时，需要考虑TVS管的结电容。
& u# _& U; m+ L. w, x/ N 八、电流传输比。 电流传输比也叫CTR，在一定的工作条件下，CTR是常数，那么光耦工作在线性区，否则是非线性区。
线性光耦较贵，可用于带隔离的反馈回路，比如：开关电源等。
九、其它问题。
1、假如光耦两侧共用一个电源，是否起到隔离作用？
# E: n& R2 \& ]$ Y, ~% M 只起到IO口隔离，但是电源没有隔离。也就是说隔离的作用变得非常小，此用法适用于电平转换。
' A0 ~" _; D# @, H" Z1 p 2、推荐个高速光耦。
: q& y0 O) @0 S" X 6N136、6N137能达到1MBit/s。
+ {* b8 F. t1 G& R# D8 r 3、推荐个宽体封装的电耦。
5 b( j2 f. K5 S0 R TLP385，宽8mm，隔离电压达到5000V的交流有限值。
( S% W0 |( @' m  A7 x 九、光耦设计实例参考 电机的驱动电路上，我们知道一般系统电压常见的有3.3V和5V等级电压，下图中，在微小的电流下驱动发光二极管，然后使感光三极管收到微弱光照放大成较大的电压信号来驱动相关器件。
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dragongfly

是隔离传输器件，原边给定信号，副边回路就会输出经过隔离的信号。
反向电流IR：在被测管两端加规定反向工作电压VR时，二极管中流过的电流。
* N0 n9 y% s8 \% y9 b反向击穿电压VBR：被测管通过的反向电流IR为规定值时，在两极间所产生的电压降。
1 s& ]% \9 m" Y3 M8 ~, i; v6 i7 t+ F正向压降VF：二极管通过的正向电流为规定值时，正负极之间所产生的电压降。
* _- ]2 p+ Z7 o+ p( _! T. D! H这些参数都要好好选择，不要过大，更不能过小。

Maskman

光耦一般会有两个用途：线性光耦和逻辑光耦。
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工作在开关状态的光耦副边三极管饱和导通，管压降《0.4V，Vout约等于Vcc（Vcc-0.4V左右），Vout 大小只受Vcc大小影响。此时Ic《If*CTR，此工作状态用于传递逻辑开关信号。

工作在线性状态的光耦，Ic=If*CTR，副边三极管压降的大小等于Vcc-Ic*RL，Vout= Ic*RL=（Vin-1.6V）/Ri * CTR*RL，Vout 大小直接与Vin 成比例，一般用于反馈环路里面 （1.6V 是粗略估计，实际要按器件资料，后续1.6V同） 。

对于光耦开关和线性状态可以类比为普通三极管的饱和放大两个状态。

架海梁心

常用的4N系列光耦属于非线性光耦，常用的线性光耦是PC817A—C系列。
* p' T# n  T5 f% s) @3 a' @　　非线性光耦的电流，传输特性曲线是非线性的，这类光耦适合于弄开关信号的传输，不适合于传输模拟量。
      线性光耦的电流传输特性曲线接进直线，并且小信号时性能较好，能以线性特性进行隔离控制。

. g, x. V# ?" f, G( u　　开关电源中，常用的光耦是线性光耦。如果使用非线性光耦，有可能使振荡波形变坏，严重时出现寄生振荡，使数千赫的振荡频率被数十到数百赫的低频振荡依次为号调制。由此产生的后果是对彩电，彩显，VCD，DCD等等，将在图像画面上产生干扰。同时电源带负载能力下降。