高速光耦和普通光耦的区别!
高速光耦和普通光耦的区别!
(先进光半导体)
国产光耦替代-先进光半导体
高速光耦与普通光耦结构是不一样
在结构上,高速光耦与普通光耦是不一样,高速光耦的结构是光敏二极管+放大驱动电路,普通光耦的结构是光敏三极管(+放大驱动电路)。光敏二极管的响应速度(上升下降时间)是纳秒级,光敏三极管的响应速度(上升下降时间)是微秒级。不是说普通光耦工作在线性区它就能高速,它固有的响应时间就限死了它想快也快不起来。另外如果普通光耦工作在线性区,那它也会受限截至频率Fc(Cut-off Frequency)这个参数,普通光耦这个Fc基本在50KHz左右(测试条件VCC=5v、IC=5ma、RL=100R,RL加大Fc更小,RL=1K时,Fc大约在10KHz左右),像TLP521,Fc约50KHz,PC817,Fc约80KHz,CNY117,Fc约250KHz。
当然有些普通光耦在调大驱动电流(到200MA)/减小负载电阻(到500OHM)/优化驱动脉冲等情况下的确实能达到500KHz这样的速度(部分光耦厂家的应用笔记有提到类似这种应用)
6N135和TLP521来比,确实是不正确的如果只使用6N135的接收二极管,使用Ib串电阻(较大)输出,对TpLH的影响较大,确实不公平,也没人傻到如此运用。
TLP521正因为是使用光敏三极管,有电流传输比的存在,才使得外部放大整形电路的巧妙设计得到运用。
没有为RS-485光隔问题优化的电路时间所限,没有为RS485优化,也没有优化成一个顺眼的图纸。只是从以前搞过的电路中挖出来,给朋友们参考一下
要保证光耦处于线性状态不容易,光耦的电流传输比变化太大,例如521,电流传输比在0.5~6之间,这样在相同IF下,输出电压变化范围有0.5~6倍的范围,给后级工作点定义带来极大困难,基本上不可能。
固态高速光耦的作用?
光电耦合器的电流传输比(CTR)的允许范围是50%~200%。这是因为当CTR<50%时,光耦中的LED就需要较大的工作电流(IF>5.0mA),才能正常控制单片开关电源IC的占空比,这会增大光耦的功耗。若CTR>200%,在启动电路或者当负载发生突变时,有可能将单片开关电源误触发,影响正常输出。
光电耦合器可以构成各种逻辑电路,由于光电耦合器的抗干扰性能和隔离性能比晶体管好,因此,由它构成的逻辑电路更可靠。将光电耦合器用于双稳态输出电路,由于可以把发光二极管分别串入两管发射极回路,可有效地解决输出与负载隔离地问题。
光电耦合器(先进光半导体)优势替代。
先进光半导体光电耦合器
光耦有哪些分类?什么是高速光耦和低速光耦?
最常用的分类是按光耦的输出类型分:1.三极管输出类型的光耦;2.高速输出类型的光耦;3.逻辑IC输出类型的光耦;4.可控硅输出类型的光耦;5.继电器输出类型的光耦 光耦是由三部分组成,就是“光的发射、光的接收及信号放大。”所有的光耦,不管是光继电器还是光可控硅,第一和第二部分都是一样的,就是“光的发射、光的接收”,区别在哪里?区别在第三部分“信号放大”,第三部分做成类似可控硅特性的半导体,那这个光耦就是光可控硅,做个简单的晶体管,那就是常用的普通光耦,做个耐高压的类似MOS管特性的半导体,这就是光继电器。1.三极管输出的光耦; 〔1〕按输出结构分有三种:无基极引线光耦,有基极引线光耦,双三极管的达林顿光耦。 其中无基极引线光耦是最基础的光耦,是最常用的光耦,也是用量最大的光耦,后面所有的光耦都是直接或者间接在它的基础上发展的。 无基极引线光耦,有三种封装:DIP-4,SMD-4,HDIP-4,分别对应双列直插,贴片,宽脚。 常用型号有PC817,TLP521-1,PS2501-1,LTV-817,K1010,EL817. 该光耦可以组成双光 耦,DIP-8,4组光耦输出,DIP-16 双光耦常用型号有PC827,TLP521-2,PS2501-2,LTV817-2,K1020 4组光耦常用型号有PC847,TLP521-4,PS2501-4,LTV817-4,K1040 有基极引线光耦,DIP-6或SMD-6,常用型号有PC713,TLP631,4N35,K2010 双三极管的达林顿光耦,DIP-4或SMD-4,常用型号有PC852,TLP627,PS2532-1,LTV-852,KP4010 该光耦可以组成双光耦,DIP-8,4组光耦输出,DIP-16 双光耦常用型号有PC8D52,TLP627-2,PS2532-2,LTV852-2,KP4020 4组光耦常用型号有PC8Q52,TLP627-4,PS2532-4,LTV852-4,KP4040〔2〕按输入结构分有两种:直流输入型,交流输入型。直流输入型就是上面介绍的三种光耦,输入是一个二极管,所以只有一个方向导通。交流输入型就是在原有一个输入二极管上再 反向并联一个二极管。变成两个二极管。也就能双向导通。所谓交流即是如此。输出不变。 交流输入,无基极引线光耦,DIP-4或 SMD-4,常用型号有 PC814,TLP620,PS2505-1,LTV-814,K3010交流输入, 有基极引线光耦,DIP-6或SMD-6,常用型号有PC733H,TLP630,LTV-733,KP6010 〔3〕按封装形式来分:DIP,SMD,HDIP,SOP,SSOP。此处SMD就是在DIP的基础上把引脚弯曲90度,原来是直插的要通过PCB板焊接,SMD类型的就可以在PCB表面焊接了.HDIP是在DIP的基础上把引脚弯曲45度,再弯曲135度,就形成了HDIP.
高速光耦的型号
以下是目前市场上常见的高速光藕型号:100K bit/S:6N138、6N139、PS87031M bit/S:6N135、6N136、CNW135、CNW136、PS8601、PS8602、PS8701、PS9613、PS9713、CNW4502、HCPL-2503、HCPL-4502、HCPL-2530(双路)、HCPL-2531(双路)10M bit/S:6N137、PS9614、PS9714、PS9611、PS9715、HCPL-2601、HCPL-2611、HCPL-2630(双路)、HCPL-2631(双路)光耦合器的增益被称为晶体管输出器件的电流传输比 (CTR),其定义是光电晶体管集电极电流与LED正向电流的比率(ICE/IF)。光电晶体管集电极电流与VCE有关,即集电极和发射极之间的电压。可控硅型光耦还有一种光耦是可控硅型光耦。例如:moc3063、IL420;它们的主要指标是负载能力;例如:moc3063的负载能力是100mA;IL420是300mA;
“高速光耦”的型号是什么?
主要型号:
6N138、6N139、PS8703
光电耦合器(简称光耦)是开关电源电路中常用的器件。光电耦合器分为两种:一种为非线性光
耦,另一种为线性光耦。
常用的4N系列光耦属于非线性光耦。
常用的线性光耦是PC817A-C系列。
高速光耦有线性和非线性的区别吗?
光电耦合器分为两种:一种为非线性光耦,另一种为线性光耦。
非线性光耦的电流传输特性曲线是非线性的,这类光耦适合于开关信号的传输,不适合于传输模拟量。 常用的4N系列光耦属于非线性光耦 。线性光耦的电流传输特性曲线接近直线,并且小信号时性能较好,能以线性特性进行隔离控制。 常用的线性光耦是PC817A—C系列。
先进光半导体
南方先进电子
高速线性光耦型号
光耦主要做电气隔离用,有两种类型,一种是开关型的(常用),一种是线性的(少用)。 开关型的,本身就是做隔离开关用,但是其输出的电流有限,通常只有几十mA的水平,不能控制功率型的负载,如有功率型负载,则中间需要用继电器转接,由继电器完成大功率的控制。 常用的线性光耦是 PC817A —C系列。通俗的区分是档位不同,PC817分A,B,C,D,书面上称为电流传输比(CTR)不同。 pc817主要特点: 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。
ADuM磁耦与常用高速光耦6N136比较2020-12-18
为了更进一步形象的说明ADuM磁耦与常用高速光耦6N136与6N137的实际使用效果,我们分别以光耦6N137(东芝)和磁耦ADuM1201为代表,来进行实际的比较。 1、封装:6N137是DIP-8的封装,而ADuM1201是SOP-8的封装。从两者的实际测量体积我们也可以看出6N137是9.66mm*6.4mm(平均),而ADuM1201是5.00mm*6.2mm(最大)。前者在PCB面积上是后者的两倍。 2、通道分布:6N137是单通道隔离,而ADuM1201是双通道隔离,且通道方向分布是一收一发。从这个方面讲ADuM1201可以节省75%以上的PCB面积。 3、工作电压:两者均为5V供电,6N137需20mA,而ADuM1201仅需0.8mA/通道。所以ADuM1201功耗仅为其1/10. 4、速率:6N137的最大传输速率是10MBPS,ADuM1201的速率可分1M、10M、25M三个级别。 5、工作温度范围:6N137为0℃to+70℃,ADuM1201是?40°C to +105°C. 6、传输延迟时间:6N137是75nS. ADuM1201则是30nS. 7、隔离电压:两者均为2500V.(ADuM2201是5000V). 8、典型电路:6N137是电流型器件,其输入的高压电流一般在15mA左右,使用时要注意输入电流满足其要求,因为里面有发光二极管,输入电流不同,发光二极管的光强就不同,这直接影响到信号的输出,另外输出要接上拉电阻,电阻的选择应根据输出电流的要求进行计算,(据I=V/R),输出信号的延迟和上升/下降时间会根据上拉电阻而不同,应仔细计算。所以6N137需要三极管与电阻等分立元件共同使用,来完其功能。ADuM1201是电压型器件,只要保证输出信号在其电压范围之内(2.7V--5.5V),电流不用去管。所以ADuM1201除两个通用的旁路电容外,无需分立元件配合就可工作。 9、输出波形:6N137输出信号上升时间较长,如果要接数字I/O口,如FPGA、DSP等,则要接74HC14进行施密特整形与波形翻转,并增加驱动能力。而ADuM1201则在内部集成了输出施密特整形电路,所以其输出信号很好。 10、价格:6N137目前是最常用的高速光电隔离器件,人民币约合3块左右;ADuM1201是ADI于2003年推出的隔离器,人民币约合4块左右/通道。 我们以16M晶振接74HC742分频的得到的8M的方波作为输出波形来分别对其实际隔离效果进行测试,两者得出的结果有很明显的区别
高速光耦资料
单相逆变器智能功率模块应用电路设计1 引言 智能功率模块(Intelligent Power Module,IPM)以开关速度快、损耗小、功耗低、有多种保护功能、抗干扰能力强、无须采取防静电措施、体积小等优点在电力电子领域得到越来越广泛的应用。以PM200DSA060型IPM为例,介绍IPM应用电路设计和在单相逆变器中的应用。2 IPM的结构IPM由高速、低功率IGBT、优选的门级驱动器及保护电路构成。其中,IGBT是GTR和MOSFET的复合,由MOSFET驱动GTR,因而IPM具有GTR高电流密度、低饱和电压、高耐压、MOSFET高输入阻抗、高开关频率和低驱动功率的优点。根据内部功率电路配置情况。IPM有多种类型,如PM200DSA060型IPM为D型(内部集成2个IGBT),其内部功能框图如图1所示,内部结构如图2所示。内有驱动和保护电路,保护功能有控制电源欠压锁定保护、过热保护、过流保护和短路保护,当其中任一种保护功能动作时,IPM将输出故障信号FO。IPM内部电路不含防止干扰的信号隔离电路、自保护功能和浪涌吸收电路,为了保证IPM安全可靠,需要自己设计部分外围电路。3 IPM的外部驱动电路设计IPM的外部驱动电路是IPM内部电路和控制电路之间的接口,良好的外部驱动电路对以IPM构成的系统的运行效率、可靠性和安全性都有重要意义。由IPM内部结构图可见,器件本身含有驱动电路。所以只要提供满足驱动功率要求的PWM信号、驱动电路电源和防止干扰的电气隔离装置即可。但是,IPM对驱动电路输出电压的要求很严格:驱动电压范围为13.5V~16.5V,电压低于13.5V将发生欠压保护,电压高于16.5V可能损坏内部部件;驱动信号频率为5Hz~20kHz,且需采用电气隔离装置,防止干扰:驱动电源绝缘电压至少是IPM极间反向耐压值的2倍(2Vces);驱动电流达19mA-26mA;驱动电路输出端的滤波电容不能太大,这是因为当寄生电容超过100pF时,噪声干扰将可能误触发内部驱动电路。图3所示是一种典型的高可靠性IPM外部驱动电路方案。来自控制电路的PWM信号经R1限流,再经高速光耦隔离并放大后接IPM内部驱动电路并控制开关管工作,FO信号也经过光耦隔离输出。其中每个开关管的控制电源端采用独立隔离的稳压15V电源,且接1只10μF的退耦电容器(图中未画出)以滤去共模噪声。R1根据控制电路的输出电流选取,如用DSP产生PWM,则R1的阻值可为330Ω。R2根据IPM驱动电流选值,一方面应尽可能小以避免高阻抗IPM拾取噪声,另一方面又要足够可靠地控制IPM,可在2kΩ~6.8kΩ内选取。C1为2端与地间的0.1μF滤波电容器,PWM隔离光耦的要求是tPLH<0.8μF,tPHL<0.8μF,CMR>10kV/μs,可选用HCPL4503型、HCPL4504型、PS2041型(NEC)等高速光耦,且在光耦输入端接1只0.1μF的退耦电容器(图中未画出)。FO输出光耦可用低速光耦(如PC817)。IPM的内部引脚功能如表1所示。图3的外部接口电路直接固定在PCB上且靠近模块输入脚,以减少噪声和干扰,PCB上布线的距离应适当,避免开关时干扰引起的电位变化。另外,考虑到强电可能造成外部驱动电路到IPM引线的干扰,可以在引脚1~4间,3~4间,4—5间根据干扰大小加滤波电容器。4 IPM的保护电路设计由于IPM本身提供的保护电路不具备自保护功能。所以要通过外围硬件或软件的辅助电路将内部提供的FO信号转换为封锁IPM的控制信号,关断IPM,实现保护。4.1 硬件IPM有故障时,FO输出低电平,通过高速光耦到达硬件电路。关断PWM输出,从而达到保护IPM的目的。具体硬件连接方式如下:在PWM接口电路前置带控制端的3态收发器(如74HC245),PWM信号经过3态收发器后送至IPM接口电路,IPM的故障输出信号FO经光耦隔离输出送入与非门,再送到3态收发器使能端OE。IPM正常工作时,与非门输出为低电平,3态收发器选通;IPM有故障时,与非门输出为高电平,3态收发器所有输出置为高阻态,封锁各个IPM的控制信号,关断IPM,实现保护。4.2 软件IPM有故障时,FO输出低电平,FO信号通过高速光耦送到控制器进行处理,处理器确认后,利用中断或软件关断IPM的PWM控制信号,从而达到保护目的。如在基于DSP控制的系统中,利用事件管理器中功率驱动保护引脚(PDPINT)中断实现对IPM的保护。通常1个事件管理器产生的多路PWM可控制多个IPM工作,其中每个开关管均可输出FO信号。每个开关管的FO信号通过与门,当任一开关管有故障时输出低电平,与门输出低电平,将该引脚连至PDPINT,由于PDPINT为低电平时DSP中断,所有的事件管理器输出引脚均被硬件设置为高阻态,从而达到保护目的。以上2种方案均利用IPM故障输出信号封锁IPM的控制信号通道。因而弥补了IPM自身保护的不足,有效地保护了器件。5 IPM的缓冲电路设计在IPM应用中,由于高频开关过程和功率回路寄生电感等叠加产生的di/dt、dv/dt和瞬时功耗会对器件产生较大的冲击,易损坏器件。因此需设置缓冲电路(即吸收电路),目的是改变器件的开关轨迹,控制各种瞬态过压,降低器件开关损耗,保护器件安全运行。图4为常用的3种IPM缓冲电路。图4(a)为单只无感电容器构成的缓冲电路。对瞬变电压有效且成本低,适用于小功率IPM。图4(b)为RCD构成的缓冲电路,适用于较大功率IPM,缓冲二极管D可箝住瞬变电压。从而抑制由于母线寄生电感可能引起的寄生振荡。其RC时间常数应设计为开关周期的l/3,即τ=T/3=1/3f。图4(c)为P型RCD和N型RCD构成的缓冲电路。适用于大功率IPM。功能类似于图4(b)所示的缓冲电路,其回路电感更小。若同时配合使用图4(a)所示的缓冲电路,还能减小缓冲二极管的应力,缓冲效果更好。在图4(c)中,当IGBT关断时,负载电流经缓冲二极管向缓冲电容器充电,同时集电极电流逐渐减少,由于电容器二端的电压不能突变,所以有效地限制了IGBT集电极电压上升率dv/dt。也避免了集电极电压和集电极电流同时达到最大值。IGBT集电极母线电感、电路及其元件内部的杂散电感在IGBT开通时储存的能量,这时储存在缓冲电容器中。当IGBT开通时。集电极母线电感以及其他杂散电感又有效地限制了IGBT集电极电流上升率di/dt。同样也避免了集电极电压和集电极电流同时达到最大值。此时,缓冲电容器通过外接电阻器和IGBT开关放电,其储存的开关能量也随之在外接电阻器和电路、元件内部的电阻器上耗散。如此。便将IGBT运行时产生的开关损耗转移到缓冲电路,最后在相关电阻器上以热的形式耗散,从而保护IGBT安全运行。图4(c)中的电阻值和电容值按经验数据选取:如PM200DSA060的电容值为0.22μF一0.47μF,耐压值是IGBT的1.1倍~1.5倍,电阻值为10Ω~20Ω,电阻功率按P=fCU2*10-6计算,其中f为IGBT工作频率,U为IGBT的工作峰值电压,C为缓冲电路与电阻器串联电容。二极管选用快恢复二极管。为了保证缓冲电路的可靠性。可以根据功率大小选择封装好的图4所示的缓冲电路。另外,由于母线电感、缓冲电路及其元件内部的杂散电感对IPM尤其是大功率IPM有极大的影响,因此愈小愈好。要减小这些电感需从多方面入手:直流母线要尽量地短;缓冲电路要尽可能地靠近模块;选用低电感的聚丙烯无极电容器、与IPM相匹配的快速缓冲二极管及无感泄放电阻器。6 IPM在单相全桥逆变器中的应用图5所示的单相全桥逆变电路主要由逆变电路和控制电路组成。逆变电路包括逆变全桥和滤波电路,其中逆变全桥完成直流到交流的变换,滤波电路滤除谐波成分以获得需要的交流电:控制电路完成对逆变桥中开关管的控制并实现部分保护功能。图中的逆变全桥由4个开关管和4个续流二极管组成,工作时开关管在高频条件下通断。开关瞬间开关管电压和电流变大,损耗大,结温升高,加上功率回路寄生电感、振荡及噪声等,极易导致开关管瞬间损坏,以往常用分立元件设计开关管的保护电路和驱动电路,导致电路庞大且不可靠。笔者采用一对PM200DSA060双单元IPM模块分别代替图中V1、D1、V2、D2组合和V3、D3、V4、D4组合构成全桥逆变电路,利用DSP对IPM的控制,完成了中频率20kW、230V逆变器的设计和调试,采用了如上所述的驱动电路、图4(c)中的缓冲电路和基于DSP控制的软件IPM保护电路。设计实践表明:使用IPM可简化系统硬件电路、缩短系统开发时间、提高可靠性、缩小体积,提高保护能力。
有没有输出电压40V以上的高速光耦?
首先,光耦输出电压的高低,仅取决于外加的电源电压。其输出部分可视为一个集电极开路的三极管,所以40V的电压不算高,应该能够满足你的要求。另外,1us 就是1MHz,那么0.1us(100ns)就是10MHz,因此你可查下相应元件的参数,就该知道选择什么型号的了。
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