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PC817光耦常用电路设计和说明

2022-10-24 12:40 作者:技术流阿宅  | 我要投稿

PC817是常用的线性光耦,广泛应用在测量仪器等电路之间的信号传输。常常在各种要求比较精密的功能电路中被当作耦合器件,具有上下级电路完全隔离的作用,相互不产生影响。前端与负载完全隔壁,增加安全性,减小电路干扰,简化电路设计。


特点:

1 、电流传输比(CTR: MIN. 50% at IF=5mA, VCE=5V)

2 、高隔离电压:5000V有效值

3 、紧凑型双列直插封装。PC817为单通道光耦,PC827为双通道光耦,PC837为三通道,PC847为四通道光耦。

4 、线性光耦元件

PC817内部框架和引脚图

PC817工作原理

当输入端子通电时,发光器发光并照亮受光器. 在接收光之后,光被打开,并且光电流被产生并从输出端输出,从而实现“电-光-电”转换.

普通光电耦合器只能传输数字信号(开关信号),不适合传输模拟信号‘线性光电耦合器是一种新型的光电隔离器件,能够传输连续变化的模拟电压或电流信号,这样随着输入信号的强弱变化会产生相应的光信号,从而使光敏晶体管的导通程度也不同,输出的电压或电流也随之不同。PC817光电耦合器不但可以起到反馈作用还可以起到隔离作用

PC817工作原理
PC817最大绝对额定值
PC817光电特性

光耦隔离数电信号电路设计

输入电阻阻值选择:

其输入工作电流为几mA至50mA,输入压降在20mA时为1.2V~1.4V,那么我们选择输入端的电阻,使得它导通时为20mA左右就能达到比较好的工作状态,那么输入电阻取:

R = (5V-1.2V)/20mA = 190Ω

R = (5V-1.3V)/20mA = 185Ω

R = (5V-1.4V)/20mA = 180Ω

限流电阻如果选择过大,则正向电流又可能过小,有可能导致无法正确传递信号;如果电阻选择过小,则正向电流有可能过大,则容易损坏光耦。

其次,需要关注一个很重要的参数,电流传输比,即上图中的 Current Transfer Ratio,这个参数对于不同的光耦有很大不同,它表征的是:输出端的电流 比 输入端的电流。当然这个值只是在放大区有效,和三极管类似,表征了输出端可能达到的最大电流时的比值。


由于我们是用作传输数字信号,所以只用关注光耦的截止区和饱和区;截止比较好说,输入端无输入时,输出端必然截止;而什么时候饱和呢?这取决于输出端的电压和电阻。


输出电阻的选择:

我们先计算输出端可能达到的电流,当输入端为10mA时,该光耦的传输比最小为50%,也即输出端在外部电路合适的情况下,最小也有输出10mA*50% = 5mA 的能力。所以,为了保证输入端有电压时输出端进入饱和区,则需要的输出端电阻最小为:

R = 5V / 5mA = 1kΩ

当电阻更大时,导通时电阻上的压降更大,就更容易进入饱和区。所以该阻值要往1kΩ大了选。


PC817后面的ABCD代表什么意思?

答:CTR电流参数比不同,A最小,D最大。CTR比越大,说明输出端的电流越大。

CTR受温度,IF,VCE,批次都有关系,因此要保留足够的余量。实际上可以算一下。一般输入电流在5-10mA经验值,要根据具体的实际需求进行选择,Ic≤If*CTR。

CTR电流参数比表

为什么需要隔离

电子产品的信号线或者电源线可能会受到闪电、静电放电、射频传输、开关脉冲和电源扰动引起的电压浪涌的影响。

雷击可引起高达10kV的浪涌电压,比许多电子元件的电压限制高出一千倍。产品电路本身也可能包含高压电路,在这种情况下,就需要安全、可靠的方式将高压电路与数字低压器件连接起来,那么隔离技术就是一个很好的技术手段。

光隔离器的主要功能是阻止这种高电压以及电压瞬变,使系统某一部分的浪涌不会干扰或破坏其他部分。

常见的光耦结构

常见的光耦合器有四种形式,不同之处在于所使用的光敏器件。光电三极管和光电达林顿管通常用于直流电路,光电可控硅和光电双向可控硅用于控制交流电路。在光电三极管光耦合器中,晶体管可以是 PNP 或 NPN。达林顿晶体管是一对双晶体管,其中一个晶体管控制另一个晶体管的基极。达林顿晶体管提供高增益能力。


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