今天是 4N35 光耦合器,主要是以下几个方面:


一、4N35 是什么元器件?

4N35 是一款适用于一般应用的光耦合器,由一个红外 LED 灯和一个 NPN 光电晶体管组成。

4N35使用 6 引脚 DIP 封装。响应时间通常为 3 µs,输入电流为 10 mA 时的最小 CTR 为 100%。

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4N35 光耦合器


二、4N35 光耦合器引脚排列
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4N35 光耦合器引脚排列图

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4N35 光耦合器引脚排列图

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4N35 光耦合器


三、4N35 CAD 模型
1、4N35 电路模型
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4N35 电路模型

2、4N35 封装图
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4N35 封装图

3、4N35 3D 模型图
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4N35 3D 模型图


四、4N35 特征参数

  • 通道数:1 通道
  • 最大集电极-发射极电压:30V
  • 正向电流:100mA
  • 正向电压:1.5V
  • 反向电压:6V
  • 隔离电压:5300 Vrms
  • 工作温度:-55 至 100 摄氏度
  • 功耗:250 mW
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4N35 特征参数(来源于采芯网)


五、如何使用 4N35

要使用 4N35 非常简单,就像上面说的,4N35 包含两个部分或组件,一个 IRLED 和一个光电晶体管。LED 阳极引脚可以连接到你正在操作或工作的设备(例如任何 IC 或微控制器)的输出和阴极 LED 的引脚应与该设备的接地连接,就和正常的 LED 一样。

例如:你也需要使用限流电阻,当设备的输出变成高电平时,LED 将打开,并且光电晶体管检测到红外光,使其饱和或打开,因此集电极和发射极引脚将短路,因此任何与引脚连接的导线4 和 5 将相互连接,内部光电晶体管也可以像普通 BJT 晶体管一样进行控制。


六、4N35 光耦合电路工作原理

下图为使用 4N35 光耦合器构建 的光耦电路。

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光耦合电路的工作原理

这里在光耦合器电路的输入侧放置了一个拨动开关,可以打开和关闭电路。除非红外 LED 亮起,否则光耦合器无法工作,我们可以通过打开或关闭红外 LED 打开和关闭电路。这就控制了整个电路。

在输出端,由于有电气隔离,我们需要放置一个电源,以便负载。在这种情况下,LED 可以打开。因此,我们将 3V 电源连接到集电极,这会打开 LED。

下图为 面包板上的光耦合电路。

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面包板上的光耦合电路

如果还不够明显的话,就看下面这个电路,原理其实类似:

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光电耦合器的工作原理图

红外 LED 的阳极(引脚 1)和阴极(引脚 2)引脚将分别连接到逻辑输入和接地。集电极引脚(引脚 5)使用电阻器上拉,输出设备连接到另一端。在我们的案例中,我们连接了一个输出探针来监控输出。发射器引脚(引脚 4)要接地。

注意:不要将发射器和阴极引脚连接到同一地,因为它们是用来隔离的。

下图为光耦合电路工作原理动图

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耦合电路的动图

工作原理当 IR LED 提供逻辑 0 输入时,LED 将处于关闭状态,不会触发晶体管,我们将收到的输出是集电极 - 发射极端子上的高电平。当 LED 提供逻辑 1 时,LED 将打开并触发晶体管并短路集电极 - 发射极结,我们将在输出端收到 0。

注意:集电极-发射极电压最高可设置为 30V。


七、4N35 电路应用
1、4N35 构建电机电路

电机电路必须保护微控制器免受来自 PWM 驱动的直流电机的电压尖峰的影响。

4N35 将 MCU 与电机完全隔离。1N4001 缓冲二极管为来自电机的反极性尖峰提供接地路径,与 1N4001 并联的电容为更高频率噪声提供接地路径。

该电路中的某些组件需要进行反复试验,才能确定具体的值。连接到 4N35 基极的电阻应设置为最佳下降时间,可能约为 1MOhm。与电机并联的电容是陶瓷的(电解太慢),应该从 ~0.1uF 的值开始。如果模拟输入上有太多尖峰噪声,可以增加该值。

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4N35 构建电机电路

限制 PWM 频率的是 4N35 的带宽,该设备的带宽很低,因此我们将使用大约 1kHz 的 PWM 频率。

2、电机控制电路

使用光耦的电机控制电路如下所示:

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电机控制电路

你可以在上面的电路图中看到,光耦的引脚 1 和 2 通过开关和电阻连接到直流电源。电机通过 双向可控硅连接到交流电源,此处光耦合器用于触发双向可控硅。

当我们打开开关时,光耦合器内的 LED 将打开,光线落在晶体管上。当晶体管开始导通时,双向可控硅 将被触发,因此电机将打开。

高压交流电路和低压直流电路通过光耦合器相互隔离。

3、其他应用

  • 交流电源检测
  • 簧片继电器驱动
  • 开关模式电源反馈
  • 电话铃声检测
  • 逻辑接地隔离
  • 具有高频噪声抑制功能的逻辑耦合



来源:电子工程师助理小七