前段时间有兄弟在群里讨论光耦。光耦在电子设备中,真的还算用的比较多的,网上介绍也有很多,今天主要讨论光耦的两个话题。
2、光耦最重要的参数CTR。
为了照顾一些基础不太好的同学,我们先来看看光耦的一些基础知识。
光耦又称光电耦合器,它相当于带隔离功能的三极管,其原理也可以参考三极管的特性。所以我们一般在需要考虑隔离作用的场景下会选用光耦,同时由于光耦输入输出可用于两种不同的电压供电,所以也常常用来实现电路的电平转换。
基本原理分析
输入端GPIO为单片机的IO口,用来控制发光二极管的通断,进而控制输出信号。
当GPIO为高时,光耦不导通,输出output为高
当GPIO为低时,光耦导通,输出output为低。1、光耦输入端并一个电阻有什么用?
大家可以看到这个电阻是并联在光耦输入端的二极管上,我们测量发现这个电阻有的是1K,有的是2.7K,反正阻值都不是很大。通过分析,有一种说法可能更合理一些,那就是防止光耦误动作,导致错误信号的传递。怎么来理解呢?光耦的原理就是通过输入端的发光二极管导通后形成的微弱电流,传递给次级的。大家可能都有这样的经验,在没有接地的电烙铁焊LED灯时,灯会亮。所以发光二极管的灵敏度很高,一般几个mA的电流足以点亮。
2、怎么理解CTR?
CTR是英文current transfer ratio的缩写,译为电流传输比。
用公式表示:CTR= ic/if X 100%。其中ic表示输出电流,if表示输入。为了方便计算电阻R2的取值,我们以PC817为例,并给电路的输入、输出电压及电阻赋值。令VCC1=3.3V,VCC2=12V,R1=330R,R2=4.7K,求电阻R2的最小值?
打开datasheet,有几个参数需要重点关注一下,一会用得着:1、VF光耦输入二极管的导通压降,我们取最大值1.4V;
2、CTR,它是一个范围:50%~600%。也就是放大倍数在0.5~6倍。我们计算的时候,按照最低的50%使用。
3、Vce,副边三极管导通后的压降,我们取最大值0.2V。
IC=(VCC2-Vce)/R3=(12-0.2)/4.7=2.51mA
根据CTR= ic/if X 100%,得:if= ic/CTR X 100% =2.51/0.5=5.02mA
再计算R1的电流
IR1=(VCC1-VF)/R1=(3.3-1.4)/330=5.76mA所以R2阻值为
R2=UR2/IR2=1.4/(5.76-5.02)=1.89K所以这个电阻R2的阻值一定要>1.89K,可以取2K。
以上数值王工大概给取的,不一定合理,主要是想让大家更直观的理解是怎么计算的。
有一点要注意的是,光耦对温度很敏感,温度一升起来,性能就会降低,这是大多数半导体都有的共性。
写在最后
都说硬件工程师越老越吃香,这句话也证明硬件也是需要积累的,王工从事硬件多年,也会不定期分享技术好文,感兴趣的同学可以加微信,或后台回复“加群”,管理员拉你加入同行技术交流群。