光耦选型最全指南及各种参数说明Word文档下载推荐.docx

1、掉了。（2）光电耦合器的输入回路与输出回路之间没有电气联系，也没有共地；之间的分布电 容极小，而绝缘电阻又很大，因此回路一边的各种干扰杂讯都很难通过光电耦合器馈送到另 一边去，避免了共阻抗耦合的干扰信号的产生。（3）光电耦合器可起到很好的安全保障作用，即使当外部设备出现故障，甚至输入信号 线短接时，也不会损坏仪表。因为光耦合器件的输入回路和输出回路之间可以承受几千伏的 高压。（4） 光电耦合器的回应速度极快，其回应延迟时间只有 10卩s左右，适于对回应速度要 求很高的场合。光耦的相关参数：一、输入特性：光耦合器的输入特性实际也就是其内部发光二极管的特性。常见的参数有：（1）.正向工作电压 Vf

2、 （ Forward Voltage ）Vf是指在给定的工作电流下， LED本身的压降。常见的小功率LED通常以lf=20mA来测试正 向工作电压，当然不同的 LED,测试条件和测试结果也会不一样。（2 ）反向电压 Vr （Reverse Voltage ）是指LED所能承受的最大反向电压，超过此反向电压，可能会损坏 LED在使用交流脉冲驱动LED时，要特别注意不要超过反向电压。（3）反向电流 Ir （Reverse Current ）通常指在最大反向电压情况下，流过 LED的反向电流。（4）允许功耗 Pd （Maximum Power Dissipation ）LED所能承受的最大功耗值。超

3、过此功耗，可能会损坏 LEDb（5 ）中心波长 入 p （Peak Wave Length ）是指LED所发出光的中心波长值。波长直接决定光的颜色，对于双色或多色 LED,会有几个不同的中心波长值。（6）正向工作电流 If （ Forward Current ）If是指LED正常发光时所流过的正向电流值。 不同的LED,其允许流过的最大电流也会不一样。采用高效率的LED和高增益的接收放大电路可以降低驱动电流的需求。较小的 If可以降低系统功耗，并降低LED的衰减，提高系统长期可靠性。如下图AVAGOt耦系列所示，HCPL-4701 系列可做到40uA的导通电流，大大降低系统功耗。肅列 1.6m

4、A0.5 mAHCPL-47Q1 象列 4G）iAGN135熄系列 mA 6N137 条列 S mAHCPU4503 mA HCPL-261AHCPL4504 12 mAHCPU4506 為列 10 mA（7）正向脉冲工作电流 Ifp （Peak Forward Curre nt ）Ifp是指流过LED的正向脉冲电流值。为保证寿命，通常会采用脉冲形式来驱动 LED,通常LED规格书中给中的Ifp是以0.1ms脉冲宽度，占空比为1/10的脉冲电流来计算的。二、输出特性：光耦合器的输出特性实际也就是其内部光敏三极管的特性， 与普通的三极管类似。 常见的参 数有：（1）集电极电流 lc （Colle

5、ctor Current ）光敏三极管集电极所流过的电流，通常表示其最大值。（2）集电极-发射极电压 Vceo（ C-E Voltage）集电极-发射极所能承受的电压。（3）发射极-集电极电压 Veco（ E-C Voltage）发射极-集电极所能承受的电压（4）反向截止电流Iceo发光二极管开路，集电极至发射极间的电压为规定值时， 流过集电极的电流为反向截止电流。（5）C-E 饱和电压 Vce（sat） （ C-E Saturation Voltage ）发光二极管工作电流IF和集电极电流IC为规定值时，并保持IC/IF CTRmi门时（CTRmin 在被测管技术条件中规定）集电极与发射极之

6、间的电压降。三、 传输特性：（1） 电流传输比 CTR（ Curre nt Tran sfer Radio ）输出管的工作电压为规定值时，输出电流和发光二极管正向电流之比为电流传输比CTR（2）上升时间 Tr （ Rise Time ） & 下降时间 Tf （ Fall Time ）光耦合器在规定工作条件下，发光二极管输入规定电流 IFP的脉冲波，输出端管则输出 相应的脉冲波，从输出脉冲前沿幅度的 10%到90%所需时间为脉冲上升时间 tr。从输出脉冲后沿幅度的90%到10%所需时间为脉冲下降时间 tf。（3）传输延迟时间tPHL,tPLH :从输入脉冲前沿幅度的 50%到输出脉冲电平下降到

7、1.5V时所需时间为传输延迟时间 tPHL。从输入脉冲后沿幅度的 50%到输出脉冲电平上升到 1.5V时所需时间为传输延迟时间 tPLH。四、 隔离特性：（1 ）入出间隔离电压 Vio （Isolation Voltage ）光耦合器输入端和输出端之间绝缘耐压值。（2 ）入出间隔离电容 Cio （Isolation Capacitanee ）:光耦合器件输入端和输出端之间的电容值（3 ）入出间隔离电阻 Rio : （Isolation Resista nee ）半导体光耦合器输入端和输出端之间的绝缘电阻值。（4）共模抑制比 CMTRCMTR盼亦毎徴秤尤隅能存祚的呆人扶投电” 升戒冋曙率，这个需

8、敕在I业陶 用叩奇关重妄，比如电机们劫和制幼的过秤叩都余带来极大的捉模嗓声.Avago比耦便用阴琐关犍授术去耦屏厳膜和辿特的封裝设计，具有业舛铀九旳 CMR性能-光耦合器的技术参数主要有发光二极管正向压降 VF、正向电流IF、电流传输比 CTR输入级与输出级之间的绝缘电阻、集电极 -发射极反向击穿电压 V（BR）CEO集电极-发射极饱和压降VCE（sat）。此外，在传输数字信号时还需考虑上升时间、下降时间、延迟时间和 存储时间等参数。电流传输比是光耦合器的重要参数， 通常用直流电流传输比来表示。 当输出电压保持恒定时，它等于直流输出电流 IC与直流输入电流IF的百分比。使用光电耦合器主要是为了

9、提供输入电路和输出电路间的隔离， 在设计电路时，必须遵循下列原则：所选用的光电耦合器件必须符合国内和国际的有关隔离击穿电压的标准； 由英国埃索柯姆（Isocom）公司、美国 FAIRCHILD生产的4NXX系列（如 4N25、4N26、4N35） 光耦合器，在国内应用地十分普遍。可以用于单片机的输出隔离；所选用的光耦器件必须具 有较高的耦合系数。光耦工作原理详解以一个简单的图（图.1 ）说明光耦的工作：原边输入信号 Vin，施加到原边的发光二极管和Ri上产生光耦的输入电流 If , If驱动发光二极管，使得副边的光敏三极管导通， 回路VCC RL产生lc,lc 经过RL产生Vout，达到传递信

10、号的目的。原边副边直接的驱动关联是 CTR （电流传输比），要满足 Ic If*CTR。O VccVlH o 光耦一般会有两个用途：线性光耦和逻辑光耦，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 lclf*CTR，此工作状态用于传递逻辑开关信号。图.1工作在线性状态的光耦，lc=lf*CTR ，副边三极管压降的大小等于 Vcc-Ic*RLVout= 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

11、，实际要按器件资料，后续 1.6V同）。兀叔涉曰 I JL杆 二悔曰前级电流 If lb Q他n-0 6）1）电流限制条杵Xc 确這，三櫃管副边电流通道大 小确定，实师的比不能丈于该通道饱和/开关状态当乩相俏大时CTP+If 光網导通时，Vout 0 V当肚阳値大时，Vcc傀&衣It 三极菅导通时1 Vout 0 V放大/线性状态営 RJ且値TAL Vcc/R. CIR+If 恥九光需副边会提高光fi三援菅的辱 逋压降限制实阪的“在电流通道内 （Ic = CTR+If）*光播导通时，Vout输 屮.*卜上i Vi in鋒屮出年仝卜当乩阻值屮时Vcc/L f * lb 此时，三极管会提高菅压降，

12、限制宓际 的Ic在电流通道內（氐= * bh三 极菅导通时，Vout输出犬小与Vin有线光耦CTR详解概要：对于工作在开关状态的光耦要保证光耦导通时 CTR有一定余量；CTR受多个因素影响。一、光耦能否可靠导通实际计算举例分析，例如图.1中的光耦电路，假设 Ri = 1k,Ro = 1k,光耦CTR= 50%光耦导通时假设二极管压降为 1.6V，副边三极管饱和导通压降 Vce=0.4V。输入信号 Vi是5V的方 波，输出 Vcc是3.3V。Vout能得到3.3V的方波吗？我们来算算：If = （Vi-1.6V）/Ri = 3.4mA 副边的电流限制：Ic wiring capacitanceP

13、irflpggatiM Del町 Time-W-I16mA = V.RL = 2 2kl.C. u 15 pF0508Propagation Delay Time fL t12涉及到两个参数：光耦导通延时tphl 和光耦关断延时tplh ,以8701为例：在 lf=16mA/lc=2mA 时候，导通延时最大1.2uS，关断延时最大 0.8uS。所以用8701传递500k 以上的开关信号就需要不能满足。F图是一个实测的延时波形（ch4原边（红），ch2副边（绿）对于tp参数的设计更应该考虑余量，因为 tp参数也受其他因素影响较多。（1）受温度影响8701的Ta-lf特征曲线：温度升高，开关延时都

14、会增大。NORMALIZED PROPAGATION DELAYTIME vs. AMBIENT TEMPERATURE（2）受原边If大小影响8701的tp-lf特征曲线：If增大，导通延时减小，关断延时增大。PROPAGATION DELAY TIMEFORWARD CURRENTForward Current, If （mA）（3）受副边Ic大小影响8701的tp-RL特征曲线：RL增大，关断延时增大明显。Load Resistance, Rl （Q）针对具体电路的特点，计算最大延时时也是采用与 CTR 样的方法，通过器件资料给定特定环境下的准确范围，然后逐一通过三个曲线确定具体电路下的

15、光耦最大延时。二、光耦的上升时间 Tr （ Rise Time）&下降时间Tf（ Fall Time ）在某些厂家的光耦手册中，并没有 TPHL和TPLH的数据，只有Tr、Tf、Ton、Toff的概念,此时分析光耦的传输特性可与上文中传输延时分析方法一致。 导通和关断的延时主要是受制 于输入电流和输出负载限制。以下是台湾亿光光耦手册给出的数据:Figure 10. Switching Time Test Circuit & WaveformsFigure 8, Switching Time vs Load Resista neeLoad Resistance, R （kn）测试条件为lf=16

16、mA，实际设计中输入电流由于功耗的限制不可能这么大，因此需要找厂家确定我们选定的If值时的经验曲线。此时分析光耦的传输速率需计算 ton和toff 。当If增大时，导通延时减小，关断延时增大。 例如LZ是9600通讯，最短脉冲时间=104uS。信号经过光耦之后， 高低电平的时间参数不能 有太大的变化，取 20%卩20uS。看参数定义，必须同时满足 tON20uS, tOFF20uS。开关光耦的参数计算再确定好输入和输出的电压后， 就是输入和输出负载电阻的计算。确定两个负载电阻，首先计算CTR值的在各种影响因素下的下限值， 主要是If、全温度范围、离散性、寿命。确定好 CTR下限值后，再确定光耦的传输速率，根据传输速率的要求，确 定输出端的负载电阻。 根据输出端电阻计算输入端负载电阻。 由于厂家手册给出的曲线一般都是在IF较大的情况下的数据， 但在实际设计中考虑到功耗要求， If值一般较小，因此需要同原厂技术人员沟通下， 给出一个经验值来供我们参考计算。 再计算后相关参数后， 最好进行相应的实测，验证自己的计算结果。