光耦長(zhǎng)這樣,相信小伙伴們都見(jiàn)過(guò),下圖是最為常用的型號(hào)PC817。
那光耦有啥用呢?怎么用呢?今天我們圍繞這兩點(diǎn)展開(kāi)。主要針對(duì)實(shí)現(xiàn)邏輯功能!
一、有啥用?(如果覺(jué)得這些看的比較枯燥可以先跳過(guò),學(xué)會(huì)怎么用再回頭看也是沒(méi)問(wèn)題的)
(1)最為重要的就是“電氣隔離”,光耦通過(guò)光為媒介來(lái)傳輸電信號(hào),轉(zhuǎn)換過(guò)程:電-光-電,實(shí)現(xiàn)隔離保護(hù)。
(2)信號(hào)傳輸,光耦主要分為線性光耦和非線性光耦。在一些高干擾和高電壓的環(huán)境下能保證信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性與可靠性。
(3)模數(shù)轉(zhuǎn)換,在一些比較特殊的應(yīng)用中,可以利用光耦實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)變。
還有一些不常用的應(yīng)用在這里就不一一列出來(lái)了,有興趣的同學(xué)可以自行度娘也是OK的,我們重點(diǎn)看“怎么用?”
二、怎么用?
我們先看圖,如下圖1:
圖1
Vin為輸入信號(hào),一般接MCU的GPIO口,由于這里的VCC1為3.3V,故MCU這邊的供電電源不能超過(guò)3.3V。
這里主要計(jì)算R1和R2的阻值。
首先R1,要計(jì)算R1必須得知道PC817左邊發(fā)光二極管的正向?qū)娏鱅f和正向?qū)妷篤f的值,可以在PC817中的手冊(cè)中找到,如下圖2,3所示:
圖2
圖3
圖2 中的If最大為50MA,一般在實(shí)際的應(yīng)用中是不能讓電流達(dá)到50MA的,會(huì)對(duì)光耦的壽命造成很大的影響。其實(shí)光耦中的發(fā)光二極管和普通我們常用的發(fā)光二極管的導(dǎo)通電流是相差不大的,一般都是10MA~20MA即可滿足要求,甚至還有10MA以下的。那10MA到底行不行呢?我們?cè)倏聪聢D4:
圖4
從圖4中可以看出,即使If=5MA的情況下,CTR范圍是50~600%,那10MA呢?看圖5可知If=10MA時(shí)為130%左右,CTR是什么鬼?我們接著往下聊。
圖5
在算R1和R2之前我們要先引入一個(gè)非常重要的參數(shù):電流傳輸比CTR
那什么是CTR呢?
三極管有電流放大倍數(shù),那光耦就有電流傳輸比,直白的講就是左邊(發(fā)光二極管)的電流傳到右邊(受光器或光敏三極管)的電流比例,當(dāng)然這個(gè)電流是直接通過(guò)光為媒介傳輸過(guò)去的。公式如下:
CTR = ( Ic / If ) x 100%
那由圖5可知If=10MA時(shí)CTR=130%。通過(guò)計(jì)算可得Ic=13MA。
由于VCC1為3.3V,If=10MA,Vf=1.2(取最?。士梢运愠?/p>
R1=(3.3V-1.2V)/10MA=210Ω
知道了Ic=13MA,那如何保證右邊(受光器或者光敏三極管)處于飽和狀態(tài)呢?因?yàn)槲覀兊哪康氖禽敵鲞壿嬓盘?hào),也就是開(kāi)關(guān)量,所以我們只需要光敏三極管工作在飽和區(qū)與截止區(qū)就可以了。
那其實(shí)要讓光敏三極管進(jìn)入飽和狀態(tài)的條件:
導(dǎo)通時(shí):Uce≈0V。光敏三極管的CE極之間是有壓差的,這里我們?nèi)?.2V
圖6
結(jié)論:
R2=(5V-0.2V)/13MA=369Ω。取常用的阻值390Ω,R1同理取常用的阻值220Ω。
好了,就先寫(xiě)到這吧,我們下一篇重點(diǎn)討論一下PCB中光耦如何布局走線的。