原创 光耦合技术的挑战

2011-8-15 16:29 3254 15 21 分类: 消费电子

亲爱的FAE博士,你总是没完没了地自诩自己有多聪明……也许你喜欢来点挑战,那我就先给你一个答案,但是你得找出对应的问题。答案是:一个1150欧姆的电阻。现在你感觉不妙了吧。自作聪明的博士先生?

- 上海的派对狂

drfae1.jpg
 

虽然我在这一方面的知识算不上是博大精深,我敢说你的问题是跟在高成本效益的低性能光耦合器电路中选择正确的上拉电阻有关……这个光耦合器就是采用半间距微型扁平封装的HMHA281器件。虽然这是一个很简单的电路,但要设计一个可靠稳健的检测电路,仍然有一些事项需要考虑。

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首先,我们需要为发射器电路选择一个限流电阻。在12Vin、LED上正向电压降为1.3V、合理电流为8mA的情况下,让我们看看应该选用何种阻值的电阻……
 
image000.jpg

最接近的标准值是1.33k,那我们就用这个。

 

我们在次级端使用一个标准CMOS逻辑门(具有滞环功能)作为检测器。问题是,当光耦合器导通时,我们需要提供多大的电压才可确保门电路输入能够检测到逻辑0?让我们查阅一下NC7SZ14的数据表。为了在宽工作温度范围被确认为逻辑0,输入电压必须小于1.30V。

 

在检测器晶体管导通时,如何保证电压不大于1.30V呢?由于该器件是在开关模式下工作,我们必须能够知道饱和的检测器晶体管的最小电流传输比(CTR)。这个数值可没法直接从数据表里找到,但我们可以通过HMHA281数据表提供的VCE(SAT)传输特性推导出来。若IF 为8mA,则 IC 为 2.4mA,那么可求得CTR 为 2.4/8 或 30%。这只是室温下的典型最小值,在实际情形中,这需要根据具体温度做适当的降低。通过研究图4的HMHA281数据表,我们知道,在55°C时便需要 把CTR降低到大约80%  ,这样得到的最小CTR约为24%。

 

聪明且经验丰富的工程师都知道,即使是精心维护的光耦合器,其CTR每年也会下降1%左右。如果我们希望这个设计工作10年,我们就应该再把CTR降低10%……即21.6%。

 

所谓精心维护,是指光耦合器没有暴露在环境高温下,没有大的发射器/检测器电流或处于极端热循环中。在更恶劣的环境与过激使用方式下,预计CTR每年下降近2%。

 

若发射电流为8mA,则输出光耦合器的最小电流为:

image002.jpg
 
那么,我们需要选择多大的上拉电阻值才能确保流经电流为1.73mA时逆变器输入下的电压小于1.30V?
 
image0031.jpg

我们将选用1150欧姆作为最接近的标准值。噢,我有点得意忘形了喔,见谅见谅。1150欧姆。嘿嘿,我成功克服你的挑战了。

 

我预料不会有任何问题,但我们应该确保检测到的“关断”电流为逻辑‘1’。根据图8的HMHA281数据表,我们预估55°C下的暗电流为 10uA,从而在上拉电阻上造成11.6mV的电压降。最终在门输入上获得的电压远远大于确保逻辑‘1’被检测到所需的2.2V。因此,一切都很顺利。

 

创建一个低速逻辑接口需要做大量的工作。要完成这项艰巨的任务,可以使用一个内置逻辑检测功能的器件,比如FODM8061。

 

这就是你的答案所对应的问题,嘿,我觉得自己真聪明!

 

上海的派对狂,我再扔一个挑战给你,……以及我遍布全球的读者。答案是这样的:Valvular Conduit。那问题是什么?

 

第一位在评论区给出正确答案的朋友将获得一个新潮时尚的大礼包,里面有我的签名照,又有魅力又有收藏价值哦,还有一个2N7002晶体管。

- FAE博士,又名 “自作聪明的先生”

 

文章评论6条评论)

登录后参与讨论

用户1366145 2012-5-16 10:50

这设备叫:人造心脏 对吧?快一年了居然没人答对?

文章很有趣.希望你多写一点.

用户1603210 2011-8-22 14:49

好了,一周过后,是公布答案的时候。对应"Valvular Conduit" 的问题是:有位比FAE博士拿得更多专利的发明家发明了一个流体控制设备,这设备究竟叫什么?

用户1190942 2011-8-18 17:37

hao

用户1603210 2011-8-17 11:14

对不起,答错了,不过勇于尝试仍然值得鼓励 (拍手)强大 ,希望在下周新文章上载前有人答对哦!

用户1013217 2011-8-16 10:47

有12V电源,驱动一个光耦为什么要用到场效应管?

用户1406868 2011-8-16 08:56

应该是二极管吧? 若答对了,给邮件到ghliangemergtech@163.com

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