光耦隔绝(驱动)电路-v1.0..光耦隔绝（驱动）电路（ V1.0）一、 本文件的内容及合用范围本文详尽剖析了非线性光耦的构造、重要参数，并以此为依照解说了光耦的应用设计原则及隔绝（驱动）电路的设计步骤与方法，最后对单片集成数字隔绝器做了简单介绍合用于作为艾诺企业开发工程师新项目硬件开发过程、产品设计修悔过程、产品问题剖析过程、工程师培训的指导性模块与参照文件本文中的“光耦”指非线性光耦本文中的过程与方法不可以完整应用于线性光耦二、 光耦光电耦合器opticalcoupler/optocoupler, 简称光耦是设计上输入与输出之间用来电气隔绝并除去扰乱的器件因线性光耦特有其特色及设计方法，本文在此仅独自议论在企业产品上宽泛应用非线性光耦2.1 光耦在企业仪表上的主要应用依据光耦的种类在企业仪表上主要有以下几个方面的应用：1、数字信号隔绝：非线性光耦，如 6N137对高速数字信号如 SPI、UART等接口的隔绝2、模拟信号隔绝传达：线性光耦隔绝&驱动：一般输出型，如TLP521对IO信号的隔绝；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绝2.2 企业主要应用的主要非线性光耦类型、型号及参数特色主要类型：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等艾诺企业截止到 2010年12月常用光耦型号统计及分类见表格《艾诺光耦 201012.XLS》2.4 光耦基础知识1 、光耦构造及原理表示光耦的主要组成部分： LED（电->光）、光电管（光->电）、电流放大（Hfe）部分/1非线性光耦按输出构造分为：一般型、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，可响应沟通讯号）光耦内部构造表示图图1，光耦一般原理图图2，光耦原理表示图图3，带基极引脚的光耦原理表示图2图4，达林顿输出型（不带基极引脚）表示图图5，达林顿输出型（带基极引脚）表示图图6，输出带控制的光耦表示图图7，IGBT/MOS专用光耦（内部带推挽）图8，双向光耦（在企业应用很少，本文未包含有关内容）2、光耦的主要参数简介（1）VISO（或BVS）isolationvoltage 隔绝电压：输入端与输出端之间能够蒙受的沟通电压最大值。
一般状况下，只在有限的测试时间内有保证（如 1分钟）3E-C电压C-E电压 2)Topr,operatingtemmprature工作温度：器件正常工作所同意的温度范围是指环境温度当温度上涨，器件带载（蒙受功耗）能力降落TPL521的工作温度范围是环境温度-55~+100度3）IF，ForwardCurrentofLED，发光管能够同意的正向电流最大值，二极管流过电流不超出If时，在环温25度下，保证不会因为功耗而破坏TLP521-1的LED正向电流同意最大值为 70mA4）VR，reversevoltageofLED，发光管所能蒙受的最大反向电压超出此电压，发光管会有忽然增大的反向电流且没法发光，会致使光耦破坏或没法恢复的规格降落发生5）PD(C/T)，powerdissipation,环温25度时，光耦所能同意的最大功耗环温温度上涨，此值降落(derating)TLP521在25度环温时同意的最大功耗为 0.25W6）VCEO,collectortoemittervoltageofphototransistor当发光管没有流过电流时，光电管能够蒙受的最大（7）VECO，emittertocollectorvoltageofphototransistor当发光管没有流过电流时，光电管能够蒙受的最大4如，TLP521的VECO仅7V，CEO为55V。
瞬时的过压降会致使器件参数不行恢复的规格降落，或许破坏8）IC，collectorcurrentofphototransistor, 光电管在环温25度时集电极能够流过的电流的最大值它能够保证光电管工作于 PC以下如，TLP521的集电极电流值限制为 50mA（max）9）CTR，CurrentTransferRatio ，电流传输比当 VCE固定，光电管Ic与If 之比CTR=(IC/IF)X100%（10）RS，isolationresistance, 首次级绝缘电阻如，TLP521测试500V绝缘（在小于 60%湿度环境下），绝缘电阻大于10G欧Cs，isolationcapcitance ，绝缘电容，高频信号加到器件上时，输入输出之间的等效电容因为此电容的存在，当存在激烈扰乱或许输入、输出的电位高速变化时，光耦引脚上可能会出现预料不到的扰乱信号11）VF，forwardvoltageofLED, 发光管流过正向电流时产生的压降， VF和IF组成发光管的功耗一般温度一准时， IF越大，VF越大IF一准时，环温越高，VF越低5（12）IR，ReversecurrentofLED,发光管蒙受必定反压时流过发光管的反向电流。
一般反压越大，环温越高，此电流越大13）CT，teminalcapacitanceofLED，发光管两头寄生电容当高速应用时，光耦关断瞬时此电容上累积的电荷如不可以被迅速放掉的话，会有少许电流连续经过了发光管放电，进而致使关断被延缓14）ICEO，发光管上没有流过电流时（未发光），光电管上的漏电流，俗称暗电流一般，CE结蒙受电压越大此电流越大环温上涨会致使此电流变大15）Vce(sat)，光电管饱和压降开关特征参数，主要包含开启时间、关断时间等6三、 光耦隔绝（驱动）电路光耦隔绝（驱动）电路是指派用光耦器件实现隔绝（如隔绝SPI数字总线）、隔绝&驱动（如驱动继电器、发光体等）的硬件电路3.1 隔绝/驱动电路的类型1 、数字总线隔绝如使用6N137实现SPI、UART等隔绝2 、一般IO数字信号隔绝如使用TLP521实现丈量板与主控板间一般 IO信号的隔绝3 、隔绝&驱动如使用4N33实现主控板与继电器（开关量）板的隔绝以及继电器的驱动3.2 各种型控制电路的主要器件1 、串行数字总线隔绝：光耦、如需要增添晶体管2 、一般IO数字信号隔绝：光耦3、隔绝&驱动：光耦、被驱动器件（如继电器）。
四、 各种型光耦控制电路设计及使用注意事项（实例）4.1 光耦器件设计中应用时应要点注意的参数及基本知识（1）器件最大同意功耗（带载能力）随环境温度而降低比以下列图TLP521发光管功耗-环温图，假如器件环境温度有可能达到80度，则光电管部分静态功耗设计不该超出70mW7相同的能够算出发光管的功耗以及总功耗假如规格书同时给出了PD（发光管功耗最大值）、PC（光电管功耗最大值）、PT（总功耗最大值），则设计的器件实质功耗应低于这三个值中的最小者2）VCEO与VECO要求以TLP521为例，“TLP521光耦VCEO为55V，VECO为7V这要求设计者设计的电路，TLP52次级电源不可以高于55V，实质中降额一半使用时，即不超出24V，这样可保证不会正向击穿VECO仅为7V，当次级电源有可能有反向电压毛刺或许使用环境较为恶劣（比如次级作为用户接口输出），能够在次级反向并联1N4148（注意限流）或许正向串连1N4007保护，可保证不会反向击穿3）CTR的稳固影响CTR稳固的三个要素：IF大小、环境温度、长时间工作（老化）详述以下：A,LED正向电流IF大小84N33：CTR对IF，归一化曲线设计发光管正向电流6mA左右时4N33拥有最大的电流传输比。
当归一化标准不一样时，曲线形状不一样，但大多数规格书只给出一种曲线，开发者能够参照曲线进行设计B，环境温度影响：CTR温度特征的组成：发光管的温度特征+光电管的温度特征=CTR的温度特征，以下列图LED发光效率反比于环境温度，感光管电流放大系数正比于环境温度，二者。