在設(shè)計(jì)光耦合器電路時,我們需要遵循一系列的步驟以確保電路的性能和可靠性。以下是詳細(xì)的設(shè)計(jì)流程:
選擇電路結(jié)構(gòu)在這個階段,我們的目標(biāo)是保持電路的簡潔性,以減少組件數(shù)量。這樣做有兩個主要的好處:首先,它可以降低成本;其次,組件越少,電路出現(xiàn)故障的可能性就越小,從而提高了整體的可靠性。
對于晶體管飽和的應(yīng)用,我們通常采用反相電路作為首選。如果需要電路在線性區(qū)域工作,那么Uout節(jié)點(diǎn)處的電壓可能會高于0。另一種常見的配置是同相配置,這與BJT的共集電極配置相似。然而,由于基極電流的存在,BJT共集電極配置比這種電路更為復(fù)雜。
接下來,我們需要根據(jù)應(yīng)用需求選擇合適的光耦合器部件。例如,如果我們的應(yīng)用是一個開關(guān),那么我們會選擇CTR(電流傳輸比)較高的設(shè)備。對于線性應(yīng)用,我們可以考慮使用點(diǎn)擊率范圍較小的設(shè)備,因?yàn)閲?yán)格的點(diǎn)擊率會導(dǎo)致較小的變化。
如果電路需要在高溫環(huán)境下運(yùn)行,我們應(yīng)該選擇那些CT受環(huán)境溫度影響較小的光耦,因?yàn)楣怦詈掀鞯腃TR會隨著溫度的升高而降低。此外,如果電路的使用周期較長,我們還需要考慮預(yù)期的使用壽命曲線。
設(shè)置電路操作在這個步驟中,我們需要設(shè)計(jì)電路的工作點(diǎn)。這包括定義輸出電平和確定Rf值。對于飽和和線性設(shè)置,我們還需要確定Rc的值。
當(dāng)二極管側(cè)沒有偏置時,Uout的電平與Ucc相同。因此,如果將電路設(shè)計(jì)為開關(guān),理想情況下,當(dāng)光耦合器導(dǎo)通時,我們必須假設(shè)UCE或Uout為零。對于線性應(yīng)用,我們需要在設(shè)計(jì)的Uout節(jié)點(diǎn)中定義特定的電平。
在選擇Rf值時,我們可以自由選擇該值。但是,在某些應(yīng)用中需要注意。例如,如果Udd源自數(shù)字電路或設(shè)備(如MCU或DSP),我們不能超過這些設(shè)備的電流額定值來設(shè)置Rf值。對于MCU和DSP,灌電流和源電流通常在4mA到9mA之間(其他一些可能會達(dá)到高于9mA,請查閱Datasheet)。假設(shè)額定電流最大僅為4mA,則應(yīng)將實(shí)際正向電流最多設(shè)置為其80%。
最后,我們需要確定Rc的值。這可以通過定義Rf和正向電流來實(shí)現(xiàn)。對于飽和度設(shè)置和線性設(shè)置,我們需要進(jìn)行不同的計(jì)算。
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