光耦隔离(驱动)电路-v1.0

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1、光耦隔离（驱动）电路（V1.0）一、本文件的内容及适用范围本文详细分析了非线性光耦的结构、重要参数，并以此为依据讲解了光耦的应用设计原则及隔离（驱动）电路的设计步骤与方法，最后对单片集成数字隔离器做了简单介绍。适用于作为艾诺公司开发工程师新项目硬件开发过程、产品设计修改过程、产品问题分析过程、工程师培训的指导性模块与参考文件。本文中的“光耦”指非线性光耦。本文中的过程与方法不能完全应用于线性光耦。二、光耦光电耦合器opticalcoupler/optocoupler,简称光耦。是设计上输入与输出之间用来电气隔离并消除干扰的器件。因线性光耦特

2、有其特点及设计方法，本文在此仅单独讨论在公司产品上广泛应用非线性光耦。2.1光耦在公司仪表上的主要应用根据光耦的类型在公司仪表上主要有以下几个方面的应用：1、数字信号隔离：非线性光耦，如6N137对高速数字信号如SPI、UART等接口的隔离。2、模拟信号隔离传递：线性光耦。隔离&驱动：普通输出型，如TLP521对IO信号的隔离；达林顿输出型主要用于需要大驱动电流的场合，如继电器的驱动和隔离。2.2公司主要应用的主要非线性光耦类别、型号及参数特点主要类别：1、通用型：TLP521、PC817等。2、数字逻辑输出型（高速、带输出控制脚）：6N1

3、37及其变种HCPL06系列等。3、达林顿输出型：4N30、4N33等。4、推挽输出型（MOS、IGBT驱动专用）：TLP250、HCPL316等艾诺公司截止到2010年12月常用光耦型号统计及分类见表格《艾诺光耦201012.XLS》。2.4光耦基础知识1、光耦结构及原理示意光耦的主要构成部分：LED（电->光）、光电管（光->电）、电流放大（Hfe）部分。25非线性光耦按输出结构分为：普通型、达林顿输出型（高电流传输比，带不带基极引脚）、逻辑输出型（高速或有控制端）、专用型（内部带推挽，如MOS/IGBT驱动光耦）、双向光耦（LED部

4、分为两个发光管反向并联，可响应交流信号）。光耦内部结构示意图图1，光耦一般原理图图2，光耦原理示意图图3，带基极引脚的光耦原理示意图25图4，达林顿输出型（不带基极引脚）示意图图5，达林顿输出型（带基极引脚）示意图图6，输出带控制的光耦示意图图7，IGBT/MOS专用光耦（内部带推挽）图8，双向光耦（在公司应用极少，本文未包括相关内容）2、光耦的主要参数简介（1）VISO（或BVS）isolationvoltage隔离电压：输入端与输出端之间可以承受的交流电压最大值。一般情况下，只在有限的测试时间内有保证（如1分钟）。25（2)Topr,o

5、peratingtemmprature工作温度：器件正常工作所允许的温度范围。是指环境温度。当温度上升，器件带载（承受功耗）能力下降。TPL521的工作温度范围是环境温度-55~+100度。（3）IF，ForwardCurrentofLED，发光管能够允许的正向电流最大值，二极管流过电流不超过If时，在环温25度下，保证不会因为功耗而损坏。TLP521-1的LED正向电流允许最大值为70mA。（4）VR，reversevoltageofLED，发光管所能承受的最大反向电压。超过此电压，发光管会有突然增大的反向电流且无法发光，会导致光耦损坏或

6、无法恢复的规格下降发生。（5）PD(C/T)，powerdissipation,环温25度时，光耦所能允许的最大功耗。环温温度上升，此值下降(derating)。TLP521在25度环温时允许的最大功耗为0.25W。（6）VCEO,collectortoemittervoltageofphototransistor当发光管没有流过电流时，光电管能够承受的最大C-E电压。（7）VECO，emittertocollectorvoltageofphototransistor当发光管没有流过电流时，光电管能够承受的最大E-C电压。25如，TLP52

7、1的VECO仅7V，CEO为55V。瞬间的过压降会导致器件参数不可恢复的规格下降，或者损坏。（3）IC，collectorcurrentofphototransistor,光电管在环温25度时集电极能够流过的电流的最大值。它能够保证光电管工作于PC以下。如，TLP521的集电极电流值限制为50mA（max）。（4）CTR，CurrentTransferRatio，电流传输比。当VCE固定，光电管Ic与If之比。CTR=(IC/IF)X100%（10）RS，isolationresistance,初次级绝缘电阻。如，TLP521测试500V绝

8、缘（在小于60%湿度环境下），绝缘电阻大于10G欧。Cs，isolationcapcitance，绝缘电容，高频信号加到器件上时，输入输出之间的等效电容。由于此电容的存在，当存在