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光耦选择与替换

2019年10月12日 文章来源:网络整理 热度:140℃ 作者:刘英

光电耦合器以光为媒介传输电信号。它对输入、输出电信号有良好的隔离作用,所以,它在各种电路中得到广泛的应用。目前它已成为种类最多、用途最广的光电器件之一。光电耦合器一般由三部分组成:光的发射、光的接收及信号放大。它具有抗干扰能力强,工作稳定,无触点,使用寿命长,传输效率高等特点。

光耦是电路设计中经常用到的隔离型器件,经常用在输入和输出间实现隔离。光耦由光的发射部分、光的接收部分和输出部分组成。在输入端电流流过发光二极管后,发光二极管被点亮,输出部分接收到光后导通,这就是光耦的工作原理。光耦的内部结构如下图所示。

光耦选择与替换

在对光耦进行替换的时候,要考虑光耦的参数是否匹配,要从以下几个方面进行考虑。

光耦选择与替换

有时候由于各种原因使得现有电路板上的光耦找不到原有相同的型号来代替,但是手头上有其他厂商,甚至其他型号的光耦,这时候需要给出合理的选择看是否可替换现有的光耦,那么替换时候需要注意哪些问题呢?

1、封装类型

光耦根据封装来分类有同轴型,双列直插型,TO封装型,扁平封装型,贴片封装型,以及光纤传输型等,根据实际电路看是哪一种封装,这直接决定着是否可用此光耦;

光耦选择与替换

2、线性或非线性

线性关系指的是CTR-IF的关系,一定范围内,对于非线性光耦的电流传输特性曲线是非线性的,这类光耦适合于开关信号的传输,不适合于传输模拟量。而线性光耦的电流传输特性曲线接近直线,并且小信号时性能较好,能以线性特性进行隔离控制,常用的线性光耦有PC817系列。

例如对于开关电源中常用的光耦是线性光耦,不能能使用非线性光耦,有可能使振荡波形变坏,严重时出现寄生振荡。

光耦选择与替换

3、电流传输比CTR

IF不同不同对应的CTR也不同,并且数据差异还很大,一般情况下在IF=5ma时,CTR值都应该与原有光耦所用区域CTR值的大体一致,要不然产品动态性很差,替代时需要注意选取合适的IF电流,使输入控制电流的变动都能及时反馈到输出端,保证产品反馈环的稳定。

一般的,光耦的电流传输比CTR的允许范围是50%一200%。若CTR《50%,那么光藕中的LED就需要较大的工作电流来驱动,甚至会增加电路功耗,再者单片机I/O口也不能提供过大电流,若CTR值过大,在启动电路或者当负载发生突变时,有可能系统不稳定,影响正常输出。另外需要注意的是对于相同型号的光耦也会有不同的等级,其中对应的CTR也会有所差异。

光耦选择与替换

4、其他

例如工作温度,光耦有一个工作范围的温度,要注意输入控制电流IF是否会受温度影响大;另外还有响应时间等;替换光耦时最好选择品牌、市面上比较容易找到的。

从光耦的封装考虑是否可以替换

单通道光耦一般为四个引脚或者六个引脚,常用的封装形式有四脚贴片SMD-4封装、四脚直插DIP-4封装、六脚贴片SMD-6封装以及六脚DIP-6封装等。常见的光耦如下图所示。

光耦选择与替换

如果不重新设计PCBlayout的话,要替换光耦必须要考虑封装的一致性,否则无法进行替换。

要考虑光耦的CTR电流比

所谓CTR是指,光耦的输出电流和输入电流的百分比。这个参数比较重要,但也容易被忽略。如果CTR越大,说明光耦的输入电流比较小,省电,但是也更容易被误触发;如果CTR越小,说明输入电流比较大,不容易误触发,但是功耗会比较大。普通光耦的CTR比值在50-600%之间,如果对CTR参数比较敏感,一定要选择CTR比值差不多的。

光耦选择与替换

要考虑隔离电压

光耦是隔离性的器件,起到输出和输入的隔离作用。这个在产品认证取证的时候非常重要,不同的认证等级对隔离电压的要求也不一样,比如3000V的隔离电压和5000V的隔离电压。

要考虑光耦的开关频率

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