光耦应用及参数设计
寫在前面：?
本文章旨在總結(jié)備份、方便以后查詢，由于是個人總結(jié)，如有不對，歡迎指正；另外，內(nèi)容大部分來自網(wǎng)絡(luò)、書籍、和各類手冊，如若侵權(quán)請告知，馬上刪帖致歉。
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光耦，常作隔離器使用，因此，也稱為光電隔離器；由于它對輸入、輸出電信號有良好的隔離作用，所以在各種電路中都得到了廣泛的應(yīng)用
光耦一般會有兩個用途：線性光耦和邏輯光耦
非線性光耦的電流傳輸特性曲線是非線性的，這類光耦適合于開關(guān)信號的傳輸，不適合于傳輸模擬量。（工作在開關(guān)狀態(tài)的光耦副邊三極管飽和導(dǎo)通，管壓降 < Vce_max，Vout約等于Vcc（Vcc – Vce左右），Vout 大小只受Vcc大小影響。此時Ic < If * CTR，此工作狀態(tài)用于傳遞邏輯開關(guān)信號）
線性光耦的電流傳輸特性曲線接近直線，并且小信號時性能較好，能以線性特性進行隔離控制。（工作在線性狀態(tài)的光耦，Ic = If * CTR，副邊三極管壓降的大小等于Vcc – Ic * RL，Vout = Ic * RL = (Vin - Vf) / Ri * CTR * RL，Vout 大小直接與Vin 成比例，一般用于反饋環(huán)路里面）
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對于光耦的理解，我們可以把它近似看成用光電二極管替代基極的帶隔離功能的三極管
下圖為常見的光耦設(shè)計電路
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上面說了，可以把光耦看作一種特殊的三極管，那么對于光耦的開關(guān)和線性狀態(tài)可以類比為普通三極管的飽和與放大兩個狀態(tài)
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好了，看到這里或許你不懂，那我們一步步來，后面再回來查看前面
首先先認(rèn)識一下圖中各個參數(shù)的說明：
Vin:輸入電壓
IF:LED二極管工作電流
RI: 輸入端限流電阻
Vcc:光敏三極管的電源電壓
IC:光敏三極管的集電極電流
RL:輸出端限流電阻
Vout:輸出電壓
CTR:電流傳輸比
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學(xué)習(xí)的最好方法就是實際應(yīng)用，所以下面以一些常見的光耦作為例子，例如：EL3H7，那么接下來我們就來進行分析
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上面說了，光耦的最大作用就是拿來作光電隔離，現(xiàn)在我們假設(shè)有一臺工作在60伏的設(shè)備，同時我們要實時監(jiān)測他是否工作正常（即電壓是否正常），這個簡單，我們經(jīng)常利用單片機I/O檢測電平（有沒有電看是否是高電平就行了），但單片機的I/O口輸入一般為3.3伏，而且設(shè)備的電壓也遠超人體安全電壓了，那么我們得進行電壓轉(zhuǎn)換和進行隔離處理，于是乎設(shè)計出下面的電路
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至于電阻取值啊，會不會燒元件啊，這個我們看這個光耦的datasheet，畢竟這東西不能亂說的，不像教科書那樣，哪個數(shù)值好算就直接，設(shè)：xxx
同樣的，一些要用到的數(shù)據(jù)也已經(jīng)標(biāo)出來了
（datasheet鏈接：https://atta.szlcsc.com/upload/public/pdf/source/20170616/1497588116899.pdf）
OK，準(zhǔn)備就緒后，我們開始進行電子器件參數(shù)計算及初步選擇（實際參數(shù)取值要根據(jù)實際調(diào)試結(jié)果來確認(rèn)）
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由上表可知
/* 前級輸入 */
設(shè)備工作電壓 Vin = 60V
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二極管導(dǎo)通壓降（常規(guī)值） Vf = 1.2V
二極管導(dǎo)通壓降（最大值） Vf_max = 1.4V
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二極管工作的最大電流 If_max = 50mA
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輸入端限流電阻的最小取值（小于這個電阻值，光耦就死翹翹了）
Ri_min >= （Vin - Vf_max）/ If_max = （60 - 1.4）/ 0.05A = 1172R
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要讓二極管工作就需要工作電流，給它10mA（夠它用），所以得到：If = 10mA < If_max，小于它的極限工作電流，所以符合
If = (Vin - Vf) / Ri = (60 - 1.2) / Ri = 10mA
得：Ri = 5880R > Ri_min，取常用阻值5.6KR，因為Ri的值遠大于它的最小取值，所以不用怕二極管 gg了，由此，輸入端參數(shù)都在正常值中，我們再看看輸出端是否滿足；
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/* 副邊的電流限制 */
電流傳輸比 CTR = 50%，取最小值
副邊電流限制?Ic ' <= If * CTR = 4.9mA
（開關(guān)狀態(tài)的光耦，實際計算時，一般將電路能正常工作需要的最大Ic 與原邊能提供的最小 If 之間 Ic / If 的比值與光耦的 CTR 參數(shù)做比較，如果 Ic / If ≤ CTR，說明光耦能可靠導(dǎo)通。一般會預(yù)留一點余量（建議小于 CTR 的90%））
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/* 后級輸出 */
I/O轉(zhuǎn)換的電平電壓 Vcc = 3.3V
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光敏三極管飽和電壓 Vce = 0.2V
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光敏三極管工作的最大電流 Ic_max = 50mA
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輸出端限流電阻的最小取值
Rl_min >= （Vcc - Vce）/ Ic_max = （3.3 - 0.2）/ 0.05A = 62R
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由于輸出端只是用來輸出到單片機的 I/O口檢測電壓電平而已，所以我們不需要很大的電流，以降低功耗，因此我們按照常識取電阻值：Rl = 10KR（4.7KR）> Rl_min
Ic =（Vcc - Vce）/ Rl =? (3.3 - 0.2) / 10000
得：Ic = 310uA < Ic_max，消耗電流不是很大，Ic范圍也符合
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最后，我們看看這個表
可以發(fā)現(xiàn)導(dǎo)通時是在飽和區(qū)的（我們不想它出現(xiàn)在放大區(qū)），這樣就確保了我們 I/O接收到的單壓是穩(wěn)定（因為 Vce變化不大）
這樣就得到初步的參數(shù)，如下圖
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同樣的，光耦還可以隔離驅(qū)動電機什么的、485隔離通訊啊、pwm信號傳輸?shù)鹊?#xff1b;
作隔離開關(guān)處理就更簡單了，跟三極管控制差不多，這個可以看之前的三極管作開關(guān)應(yīng)用的鏈接：?
https://blog.csdn.net/qq_42992084/article/details/99172543
總結(jié)
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