光耦隔离的原理,光耦合隔离优缺点
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|工业应用环境中充满了巨大的瞬态脉冲,可能会影响数据传输,甚至损坏互连设备。为了在高速现场总线通信中实现无差错的数据传输,工业系统设计工程师必须处理这些干扰,并且经常保持数据完整性并使用具有绝缘的光耦合器进行保护。
在单片开关电源中,可以采用线性光耦组成光耦反馈电路,通过调节控制端电流来改变占空比,实现精确稳压。光电隔离电路设计如图所示。
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最常用的光电隔离电路如图2所示。该电路可与最常用的光耦合器(例如东芝TLP521)一起使用。电路输入端采用限流电阻,输出端采用分压电阻。输入端输出高电平点亮LED,当接收到右边的发光信号时,电阻减小,输出端输出低电平,否则输出高电平。如果您希望输入和输出处于同一电平,请更改左侧的“漏极”输入,或将右侧的分压电阻接地。该电路还可用于电平转换。由于限流电阻的配合,LED发射器可以承受比较宽的电压范围,可以实现不同工作电压电平的转换。这种格式常用于一些开关控制或读出电路中。
由于很多功率驱动电路往往需要电气隔离,因此将驱动电路与光耦结合起来就形成了具有功率驱动功能的光耦,如东芝的TLP250,其内部结构如图所示。该光耦合器采用8 引脚DIP 封装。它由光电耦合器和推挽输出电路组成。它可以输出高达1.5A的电路,直接驱动IGBT和MOSFET等功率器件,大大简化了电路设计。同类产品Agilent HCPL-3120最大输出电流为2.5A。
典型的光电耦合继电器需要时间来执行光电转换,因此仅适用于通信速度不高的情况。例如,上图所示的TLP521 在串口应用中波特率低于9600 时工作良好。波特率不可用。因此,如果需要隔离高速信号,应使用专为高速隔离设计的高速光耦。 6N137 光耦合器是最常见的用于单通道隔离的高速光耦合器。它由850nm 波长AlGaAs LED 和集成探测器组成。该探测器由光电二极管、高增益线性运算放大器和肖特基钳位开路集电极晶体管组成。
具有温度、电流、电压补偿,高输入输出隔离度,LSTTL/TTL兼容,高速(典型10MBd),最小输入电流5mA,转换速度高达10Mbps,以及多种高速通信接口等高速数字信号隔离。与6N137类似的还有HCPL-2601/2611、双通道HCPL-2630/2631等。图4 显示了封装和内部结构。
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由于成本低廉、使用灵活,光电隔离在嵌入式系统设计中有着广泛的应用,并且往往仍然是隔离的首选。
先进光半导体是南方先进与日本归国华侨杨振林博士团队成立的合资公司,南方先进为主要投资人,杨博士团队为技术核心,生产光电器件、光耦、光耦、继电器、其他光电集成电路、光电驱动器等产品的研发团队,是一家集设计、制造、销售、服务于一体的高科技公司。先进光半导体拥有先进的全自动生产线光电产线,具备年产8000万只光电光耦器件的生产能力。目前,光耦继电器、光电耦合器等先进光半导体的主要产品应用于电力存储系统。智能电表。自动检测装置。通讯设备。测量仪器。医用器材。通讯设备。电脑版。安全监控。 O/A 设备。 PLC控制器。先进光半导体利用其在光电半导体综合设计技术和芯片制造技术(如I/O控制板)方面的优势,正在以广阔的发展前景深化光电控制领域的发展,逐步增加技术。价值。拓展高科技产品领域的产品线。








