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高速光耦与普通光耦有什么区别

更新时间   2021-05-27 14:46:26 深圳市克里雅半导体有限公司 阅读
关于这个问题,我认为不能仅通过说是否有问题来判断。 我已经在这个问题上进行了相当深入的实验。 并将其应用于38.4Kbps的串行通信,实际上,由于普通光耦的特性,开关的延迟时间通常是不同的。 
在正常应用(典型电路)中,开启时间为2〜3uS,关闭时间超过30uS。 这样,按照30uS的间隙计算,不超过半个时间,应该是16.6Kbps。 如果两个通信节点之间的波特率存在错误,则应降低该值! 但是,在合理选择驱动电路之后,可以缩小两个时间间隔,并可以提高波特率。 我已将这段时间减少到少于2uS。 这样,理论上可以达到200Kbps以上。 
“实际上,由于普通光耦的特性,开关的延迟时间通常是不同的。在普通应用(典型电路)中,接通时间为2〜3uS,并且 关断时间超过30uS。按照30uS间隙计算,它不应超过半个时间,即16.6Kbps。” 
实际上,它不能“少于一半时间”。 许多单片机和其他芯片都位于3 / 8、1 /中,当以2和5/8位进行检测时,如果考虑到抗干扰要求,则时间只能少于3/8位,因此 可用的波特率较低。
如果要以更高的波特率工作,则很容易一个接一个地调整正向电流。 57600没有问题。但是,在批量生产中绝对不允许这样做。 如果使用固定的初级限流电阻和次级上拉电阻,并考虑到521的参数离散度(注意:电流传输比为50%至600%),则它必须在整个允许温度范围内可靠地工作 范围,并且波特率不应该大于9600,否则可能会发生这批芯片工作正常而下一批芯片异常的情况。 
光耦可以使用多高的波特率取决于三倍:
1,开启时间。 2.储存时间。 3.关闭时间。 
最大的影响是存储时间,它会使脉冲变形并导致传输错误。 
存储时间归因于三极管的饱和。 饱和度越大,存储时间越长。 如果它不能完全进入饱和状态(线性区域的边缘),则存储时间几乎为零。 但这很难做到,除非逐一调整驱动电流,以使晶体管不会进入饱和状态。 即使进行调整,温度变化也可能会改变电流传输率,导致晶体管进入饱和状态或离开线性区域的边缘(晶体管的输出幅度减小),并且电路无法正常工作。 
是否可以改进驱动电路以使芯片以更高的波特率工作? 当然可以。 驱动电路延迟接通,而不会延迟断开。 如果延迟时间恰好等于存储时间,那么从波形的角度来看,无非是脉冲延迟,但没有变形(暂时不考虑上升和下降时间),因此 不会有传输错误。 但是,这里出现了一个新问题:它是否具有成本效益? 高速光耦例如,6N135并不比TLP521贵很多。 如果更换驱动电路的增加成本大于6N135与TLP521之间的价格差,则不会计入。 在设计工作中,必须始终考虑这一成本因素。 
改善驱动电路无法减少开启时间和关闭时间,调整驱动电流也无法减少开启时间和关闭时间。 因此,即使存储时间为零,最终波特率也将受到这两次的限制。 
如果将TLP521用作数字设备,则让TLP521在非线性区域的饱和和非饱和极限下工作(即:添加上拉以产生高电平和低电平),并将其用于 通信隔离10Kbps并开始产生错误。 
如果我们可以完全理解光耦合的特性,则在TLP521的输出之后增加一个放大和整形电路,使用TLP521线性区域的电流传输比的增益特性,并通过一类 Schmidt双晶体管放大器的电压增益为25db时,放大和整形可以将传输信号的上升沿和下降沿的实时延迟降低到1uS。 如果使用单个管进行放大和整形以传输50Kbps,那将是没有问题的,并且成本只会增加几美分。 。 
如果高速光耦合器取消了接收管的内部放大和整形电路,则其速度不会比TLP521高。 
9600没问题
9600没问题,我用PC817,9600bps 5V,1kom传输比较稳定。 此外,如果在两侧都添加了2N4401 / 3加速度(整形),则38.4kbps的传输也非常稳定。 
脉冲的上升沿和下降沿可以通过施密特电路进行整形,但是无论上升沿和下降沿有多好,光耦关断的延迟时间都无法解决,并且 传输错误仍然会发生。 
“如果高速光耦合取消了接收管的内部放大和整形电路,则其速度不会比TLP521的速度高多少。” 
这句话更加无边界。 ,设计高速光耦的工程师听说他想吊死自己。 
但是,如果将光耦合器定位为模拟设备,情况就完全不同了,所以我要表达的是:光耦合器在线性区域中起作用,并且具有线性电压增益的电路与 线性放大和数字整形。 ,(具有线性放大特性和施密特特性的双管电路)。 它不是完全的施密特电路,并且在设计过程中已适当调整了工作点(包括发射电流)。 组件要求不是很严格,并且分批没有一致性问题。 加一个管,可以使驱动能力非常强,可以用来直接驱动大功率IGBT,VDMOS等。
这种电路是在高速光耦合昂贵的时代设计的,并且 它已经被很好地使用了。 建议做一些实验。 
关于高速光耦合的问题,我比较了类似等级的产品,例如6N135和TLP521。 您也可以尝试一下。 如果您不使用6N135中的三极管来加速,则6N135的性能确实比TLP521更好。 不多,当然差距也非常明显。 说这句话的目的是告诉您如何正确理解光学莲花的设计方法。
高速光耦在结构
上不同于普通光耦。在结构上,高速光耦与普通光耦不同。 高速光耦的结构是光电二极管放大器驱动电路,普通光耦的结构是光敏三极管(放大驱动电路)。 光电二极管的响应速度(上升和下降时间)约为纳秒,光电晶体管的响应速度(上升和下降时间)约为微秒。 并不是说普通的光耦可以在线性区域中高速运行,并且其固有的响应时间是有限的。 另外,如果普通光耦在线性区域中起作用,则它也将受截止频率Fc(Cut-off Frequency)参数的限制。 普通光耦的Fc基本在50KHz左右(测试条件VCC = 5v,IC = 5ma,RL = 100R,RL增大,Fc较小。当RL = 1K时,Fc约为10KHz),类似于TLP521,Fc 50KHz,PC817,Fc约为80KHz,CNY117,Fc约为250KHz。 
当然,在增加驱动电流(至200MA)/减小负载电阻(至500OHM)/优化驱动脉冲(某些情况下)的情况下,某些常见的光耦确实可以达到500KHz的速度。 光耦制造商的应用笔记提到了类似的应用)
将6N135与TLP521进行比较,的确是不正确的。
同意对光耦结构的看法。 如果仅使用6N135接收二极管并使用Ib串电阻(更大)输出,则它将对TpLH产生更大的影响,这是不公平的,而且没有人会如此愚蠢地使用它。 
TLP521使用光电晶体管并具有电流传输比,这使得可以使用巧妙的外部放大和整形电路设计。 
没有针对RS-485光隔离问题优化的电路。 
时间是有限的,没有针对RS485进行优化,也没有进行优化以达到令人满意的效果。 
请挖出我之前做过的电路,以供参考。 
不容易确保光耦处于线性状态,并且光耦的电流传输比变化太大,例如521,则电流传输比为 在0.5〜6之间,因此在相同的IF下,输出电压变化范围为0.5〜6倍,这给后续级工作点的定义带来了很大的困难,这基本上是不可能的。


陈小姐:

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