标签: 光耦应用

本文解析了一款6KW高防护并（离）网逆变器应用实例，其核心组成部分涵盖了电池管理系统（BMS）、光伏（PV）控制模块、最大功率点跟踪（ MPPT ）、逆变电路以及系统保护等功能。此解析旨在介绍光耦等器件的应用，为读者提供参考。 先来看看这款太阳能逆变器外观。 整机面板正面简洁易识别：有系统工作指示、状态指示、太阳能指示等。尺寸为L*W*T：65*40*15（cm），是一款长方体的壁挂式产品。 其正面朝下，可见到太阳能板连接端口、负载连接端口、专用的电池接入端口，以及一个标准的电池管理系统（BMS）通信接口。 在设备的左侧面，配置有开关（ON/OFF）按钮、RS232通信接口、并联连接端口（PAR1/PAR2），以及一个用于连接WIFI外置天线的插口。 接下来，拆开机盖，看看内部电路。 正中央位置的主控电路，使用TEXAS INSTRUMENTS TMS320F28069PZT 微控制器, 32位,90MHz,高达256KB的闪存,100KB的随机存取存储器(RAM),2KB一次性可编程(OTP)ROM,LQFP100封装。背板式结构，将主板用6个飞机架固定在底板上。 功率回路的关键器件之一是功率电感，直接影响功率和效率。其大功率电感器的安装，采用了导热胶进行灌封处理，有效增强了其稳定性并提升了散热性能，确保能在高温环境下可靠使用。 在逆变回路中，直流输入和升压输出部分均采用了丰明薄膜电容进行滤波，相较于电解电容，薄膜电容具有更高的耐热性能和更长的使用寿命，从而能够满足长时间处于高温环境下的应用要求。 集成了专用的WIFI模组，以实现设备的在线通信功能。 功率MOSFET元件用螺丝锁定，紧贴在底部的散热片上，能够高效地辅助逆变器电路的运行，确保逆变器能够持续稳定地在满功率状态下输出。 功率MOSFET的驱动系统采用了14颗晶台品牌光耦，型号为KL1018，长小型贴片式LSOP4封装，上升时间tr=2us，下降时间tf=3us；ton=4us，toff=3us；这些光耦元件能够适配高达30KHz频率的高频开关信号。 电路板正面使用了6颗晶台品牌光耦，采用KL1019，LSOP4封装。这些光耦专门用于通信接口的隔离，实现了BMS、并联信号、并网链接信号以及RS232等接口之间的数据交互功能。 在电路板的背面，使用了两颗晶台品牌光耦，均为KL1019型号，LSOP4封装。其中一颗光耦负责辅助电源的隔离反馈功能，而另一颗则专门用于信号的传输。 晶台光耦 KL1018/KL1019系列 产品，被广泛应用于太阳能储能逆变器产品；由一个红外发射二极管,通过光耦合到一个光电晶体管构成光电耦合器，均采用4引脚LSOP封装，工作温度Topr适应-55~110℃，5KV隔离电压，8mm长爬电距离，是严格通过UL,VDE,CQC等安全认证的工业级产品。 ▲ 参考晶台光耦的数据手册（DataSheet） 总结： 该整机功能完备，线路布局合理，材料选型坚实可靠。主电路依次集成了EMI滤波模块、开关管驱动与保护模块、升压（BOOST）模块、移相高频隔离模块、逆变模块以及输出滤波模块等。晶台光耦合器，在电路中起到关键的隔离驱动和信号隔离传输作用；光耦隔离电路的使用，使得该设计简单，便于并网发电，实现多机组并联输出，从而进行功率扩展应用。

前几期，我们介绍了几k至几百kbps传输速率（DTR）的光耦，可以满足部分通信或驱动电路应用。而针对1Mbps的广泛需求，晶台则提供了两种尺寸选择：有SOP5封装的KLM452 、KLM453、KLM456和DIP8/SMD8封装的KL6N135、KL6N136。 ▲ SOP5封装 ▲DIP8/SMD8封装 这些光耦具备高速传输、高隔离电压及低功耗等显著特性。其核心优势概括如下： 高速传输能力： 能以1Mbit/s的速率进行切换，带宽达到2MHz，非常适合高速数字信号的传输需求。 高隔离电压设计： 其隔离电压高达5KVRMS，有效隔离高压与低压电路，避免电气干扰，确保电路安全。 TTL兼容输出特性： 输出端采用TTL逻辑晶体管，便于与其他TTL电路无缝连接，简化电平转换过程。 低功耗表现： 低IF电流及最大30V供电电压，使其适用于多种电源电路，实现节能高效。 在数字电路中，可用于隔离数字信号，防止信号干扰和串扰。例如，在微处理器与外部设备之间的信号传输中，可以实现电气隔离，提高系统的稳定性和可靠性。 在电源电路中，如逆变器或开关电源中，可用于保护控制电路免受高压电路的干扰和损坏。通过隔离高压电路和低压控制电路，能确保控制电路的安全运行。 在需要高速数据传输的场合，如高速AD和DA数据、光纤通信等，高速传输特性使其成为理想的选择。它能以较高的速度传输数字信号，满足高速数据传输的需求。 在噪声环境中，可用于抑制噪声对电路的干扰。通过隔离噪声源和敏感电路，能降低噪声对电路的影响，提高电路的抗干扰能力。 设计师需要注意 参数的额定值 ： 1、输入电源电压、正向电压、发射极基极电压等。同时，输入信号的阻抗、上升时间和下降时间等参数也需要考虑，以确保光耦能够正确响应输入信号。 2、输出是一个开漏极晶体管，因此在使用时需要配置一个上拉电阻器来避免输出浮动。上拉电阻器的值可以根据所连接的负载进行选择。 3、工作温度为工业级达到85℃或100℃，也可以选用高温125℃型号，在选型和使用时需要考虑应用环境的温度条件。 广泛在CAN通信、电平转换与兼容等隔离应用，应用电路举例： 综上所述，1Mbps速率的光耦，在数字电路隔离、电源电路保护、高速数据传输、电平转换和噪声抑制等领域具有广泛的应用前景。在使用时需要注意输入信号的要求、输出电路的配置以及温度范围等参数，以确保光耦能够正常工作并发挥最佳性能。

在上一期的内容中，我们精心为大家整理了一份关于晶台光耦在各类通信（驱动）电路中应用的选型指南。考虑到不同通信速率下的应用需求存在显著差异，如何准确选择适合的芯片并在同时合理控制成本，成为了设计过程中至关重要的一环。因此，从本期开始，我们将通过一系列详尽的应用实例及其原理示意图，为设计者们提供切实可行且具有高度参考价值的解决方案。 晶台光耦的性能优势 晶台光耦作为一种高性能的电子组件，在单片机 （ MCU） 与可编程逻辑控制器 （ PLC） 的通信电路中应用广泛。其晶体管输出型光耦系列，能满足多种中高速通信需求，涵盖 4800bd、9600bd等标准波特率，以及更高速的57600bd、76800bd等串口通信波特率。 在构建发送 （ TXD） 与接收 （ RXD） 接口的隔离过程中，光耦不仅能提高通信效率，还具有诸多优势。采用晶体管类型光耦组建的通信接口，成本优势显著，能有效降低整体系统搭建成本。同时，晶台光耦还具备出色的稳定性和耐用性，寿命远超许多传统元件，保障了通信电路长期稳定运行，成为众多工程师设计通信产品时的首选。 晶台 晶体管类型光耦 的应用范围极广，能够适配大部分通信协议和 MOSFET驱动信号传输，满足工业控制、自动化设备、数据处理等多个领域的实际需求。其稳定可靠的性能，为各类电子设备的通信功能提供了强有力的支撑。 晶台光耦的具体应用 图一、串口通信应用 在串口通信应用中，如图一所示， KL357 光耦（SOP4）的OC（ 集电极开路 ）端所配置的上拉电阻对通信速率有着直接且重要的影响。选择合适的上拉电阻值，能确保信号在传输过程中的稳定性和完整性，降低误码率，实现较高的通信速率。此外，输入端限流电阻的选择也至关重要，它关乎电路整体安全性，影响光耦的开关特性，包括上升时间和下降时间。恰当的限流电阻值能优化光耦的开关速度，确保信号传输的及时性和准确性。 图二、 MOSFET隔离驱动信号传输 在 MOSFET隔离驱动信号传输方面，在高压驱动电路中，若控制侧涉及人的活动，就必须在高功率侧与低电压控制电路之间实现电流隔离。这种隔离措施能有效防止高压侧故障危及用户，即使电路元件损坏或失效，隔离栅也能确保电力不会传导至用户端。晶台晶体管类型输出系列光耦，提供高达30KHz的驱动开关频率，可满足大部分逆变器和电机驱动电路使用。在更高速驱动中，选用高速光耦系列，可高达1MHz。设计中的输入输出端设置类似于通信电路，不同的是，栅极驱动需要更多考虑高速开关损耗的电流驱动能力。 KL357的传输特性参数 图三、 KL357传输特性参数 在设计过程中，相较于模拟信号的处理，此处更关注开关量传输的延时以及 tr（上升时间）和tf（下降时间）的实际数值。需要注意的是，数据手册中提供的参数仅代表光耦在特定测试条件下的表现。然而，在实际的设计应用中，这些条件往往与测试条件不同。 因此，为了满足产品的需求，我们可能需要调整外部设计，以获得更优的时间传输特性。 总之，晶台光耦的晶体管类型输出系列，在处理开关信号时，能够胜任相对较高的传输速率，具体可达 100kbps；尤其在高压功率驱动产品中，其工作频率更是高达30KHz，相较于同系列竞品有明显优势，为用户提供了更具成本效益的应用选项。 高端光耦 首选晶台

凭借十多年在光电领域的深耕细作， KINGLIGHT晶台光耦成功组建了一支资深且专业的研发团队，掌握了先进的工程设计技术，并确立了稳固可靠的封装工艺流程。公司内部管理严格遵循ISO9001、ISO14001及IATF16949国际标准体系，所生产的产品不仅通过了UL、VDE、CQC、AEC-Q102车规级认证以及国家电网的认证，还全面符合RoHS、REACH指令要求及无卤标准，其品质已跻身国际一流水平。 ▲晶台光耦智能制造展示 晶台推出的高速光耦系列产品，自问世以来便以卓越的性能脱颖而出，能够完美适配从中速通信协议如 RS-232，到高速标准如RS-485及CAN网络等多种应用场景。该系列产品的输出形式涵盖集电极开路型、施密特触发型以及图腾柱型，为设计者提供了多样化且高品质的选择，以便更好地优化和提升设备性能。 ▲系统隔离通信接口示意图 以下图表中列出了符合各项通信标准的主要光耦实例。这些光耦，无论是中速还是高速 IC耦合器，均具备极低的传输延迟特性、低功耗特性，从而能够有效简化设备设计流程并提升设计效率。 ▲高速驱动光耦选型表 详细的设计参数，请参考产品手册以获取更多关于通信接口使用的详细信息。鉴于设计的可靠性、环境适应性、噪声抑制以及电磁兼容性（ EMC）等因素，设计时需确保选用具有足够冗余参数的方案。此外，不同的逻辑需求和电源系统也将决定所选型号的具体参数特征。具体需求可咨询晶台光耦事业部。 高端光耦 首选晶台

普遍观点认为，当温度较高且伴有一定的风速时，能更有效地促进头发的干燥。随着高速吹风筒的问世，凭借其高风速的特性，这类吹风筒迅速占据了市场的主导地位。现在让我们一同深入探索高速吹风筒的独特之处。 ▲（前）普通吹风 筒 原理图、（后）高速吹风 筒 原理图 传统的吹风筒，采用的是交流低速电机驱动的风速，其吹干头发的机制是：通过大电流加热内部发热元件，随后利用普通电机驱动的风扇叶片，吹出热风以蒸发头发上的水分，从而达到干燥的目的。 而高速吹风筒，尽管同样配备有发热元件，但其核心差异在于内置的高速电机，转速可高达 120000rpm。这一特点使得高速吹风筒能够以极高的速度撞击水分子，在适宜的温度下，更有效地将水分从头发表面剥离。 风温、风速以及风压这些关键参数之间存在着显著的差异，而这些差异也直接导致了它们在头发护理效果上的不同表现。此外，现代高速吹风筒还融入了负离子发生器、红外等先进的护理功能作为辅助，为头发和皮肤提供了更为全面且有效的保护与滋养。这正是当前高速吹风筒深受欢迎的重要原因所在。 在结构设计方面，普通低速吹风筒为了降低成本，通常仅依赖手动开关档位来调节温度，缺乏对出风口温度的精确控制机制。相比之下，高速吹风筒则采用了微电脑控制技术，不仅支持手动调节，还通过智能系统实现了多发热器、不同温度设定以及电机转速的灵活组合调节。这种技术使得高速吹风筒能够为毛囊、发根、发干、发尾等不同部位设定特定的参数，以达到更为精细的护理效果。 ▲高速吹风筒控制器正面 ▲ 高速吹风筒控制器 背面 这些精确的控制得以实现，离不开高性能的精密度控制器。此外，通过采用多抽头设计的发热器以及多组负载开关，吹风筒能够更精细地调控其发热温度。这一设计有效避免了因发热温度过低或惯性作用导致的温度过冲等问题。 ▲晶台光耦KLM3063、KL3H4 采用顶级的晶台光耦组件，能够高效地管理这些大功率负载。如图示，运用 KL3H4型号元件，可以实现全周期监测过零信号，其低VF值特性确保了能够精准捕捉到最低的过零点。同时，结合至少三颗KLM3063型号的可控硅光耦，对负载开关实施控制。这一设计策略有效地规避了在开启与关闭过程中，大电流应力对负载可控硅可能造成的冲击损害。 运用这些专门设计的大功率负载控制器件，能够精确控制负载的启停，其目的不仅在于保护控制器件及发热元件，从而延长它们的使用寿命，同时还旨在有效降低电磁干 扰（ EMI）的产生，并减少辐射排放（RE），确保整体系统的稳定运行。 总体而言，传统的普通吹风筒主要依赖于简单的开关操作来实现基本的吹干功能。而高速吹风筒则通过微电脑实现的智能化控制，不仅满足了吹干头发的需求，还满足了人们对高品质头发护理的期望，让头皮得到更好的保护，发质更加顺滑。 高端光耦 首选晶台