Быстродействующая оптопара. Быстродействующие оптопары: особенности, применение и выбор оптимального решения

Что такое быстродействующие оптопары. Для чего они применяются. Как выбрать подходящую быстродействующую оптопару. На что обратить внимание при выборе. Какие параметры важны для быстродействующих оптопар.

Что представляют собой быстродействующие оптопары

Быстродействующие оптопары — это специальные полупроводниковые приборы, обеспечивающие гальваническую развязку между входными и выходными цепями с высокой скоростью переключения. В отличие от обычных оптопар, они способны работать на частотах до нескольких десятков мегагерц.

Основные компоненты быстродействующей оптопары:

• Светоизлучающий диод (LED) на входе
• Фотоприемник (как правило, фототранзистор или фотодиод) на выходе
• Оптически прозрачный диэлектрический барьер между ними

Принцип работы заключается в преобразовании электрического сигнала в световой на входе и обратно в электрический на выходе. При этом обеспечивается полная электрическая изоляция между входом и выходом.

Ключевые параметры быстродействующих оптопар

При выборе быстродействующей оптопары следует обращать внимание на следующие основные характеристики:

• Время нарастания и спада выходного сигнала (обычно единицы-десятки наносекунд)
• Максимальная рабочая частота (до нескольких десятков МГц)
• Напряжение изоляции между входом и выходом (обычно 2-5 кВ)
• Коэффициент передачи тока (CTR)
• Входной ток и напряжение
• Выходное напряжение и ток нагрузки

Чем меньше время нарастания/спада и выше рабочая частота, тем более быстродействующей считается оптопара.

Области применения быстродействующих оптопар

Быстродействующие оптопары находят широкое применение в различных областях электроники и промышленной автоматизации:

• Высокоскоростные цифровые интерфейсы
• Гальваническая развязка в измерительных системах
• Драйверы управления силовыми ключами
• Программируемые логические контроллеры
• Телекоммуникационное оборудование
• Медицинская техника

Везде, где требуется быстрая передача сигналов с обеспечением надежной гальванической изоляции, находят применение быстродействующие оптопары.

Преимущества использования быстродействующих оптопар

Применение быстродействующих оптопар дает ряд существенных преимуществ:

1. Высокая скорость передачи сигналов (до десятков МГц)
2. Надежная гальваническая развязка входа и выхода
3. Защита от электромагнитных помех
4. Возможность соединения цепей с разными уровнями напряжений
5. Высокая помехоустойчивость

Благодаря этим качествам быстродействующие оптопары позволяют создавать надежные высокоскоростные системы управления и передачи данных в самых разных приложениях.

Как выбрать подходящую быстродействующую оптопару

При выборе быстродействующей оптопары для конкретного применения следует учитывать несколько ключевых факторов:

• Требуемая скорость передачи данных
• Необходимое напряжение изоляции
• Входные и выходные электрические параметры
• Условия эксплуатации (температура, влажность и т.д.)
• Конструктивное исполнение (корпус)

Важно правильно согласовать характеристики оптопары с параметрами схемы, в которой она будет использоваться. Особое внимание стоит уделить времени нарастания/спада сигнала и максимальной рабочей частоте.

Популярные модели быстродействующих оптопар

На рынке представлен широкий выбор быстродействующих оптопар от различных производителей. Вот некоторые популярные модели:

• HCPL-2601 — до 10 МБод, время нарастания 10 нс
• 6N137 — до 10 МБод, время нарастания 50 нс
• ACPL-M61L — до 15 МБод, время нарастания 10 нс
• TLP2748 — до 20 МБод, время нарастания 30 нс

При выборе конкретной модели следует внимательно изучить документацию производителя и убедиться, что ее характеристики соответствуют требованиям разрабатываемого устройства.

Особенности применения быстродействующих оптопар

Для достижения максимального быстродействия при использовании оптопар необходимо соблюдать ряд правил:

1. Минимизировать паразитные емкости в цепях входа и выхода
2. Использовать быстродействующие драйверы для управления светодиодом
3. Правильно выбирать сопротивления нагрузки
4. Обеспечивать качественное экранирование
5. Учитывать задержки распространения сигнала

Важно также помнить, что реальное быстродействие системы с оптопарой может быть ограничено другими компонентами схемы. Поэтому необходим комплексный подход к проектированию высокоскоростных устройств.

Как обеспечить максимальное быстродействие оптопары?

Для достижения максимального быстродействия оптопары можно использовать следующие приемы:

• Применение быстродействующих драйверов светодиода с малым временем нарастания/спада тока
• Использование фотоприемников с малой емкостью p-n перехода
• Минимизация паразитных емкостей в выходных цепях
• Оптимальный выбор сопротивления нагрузки фотоприемника
• Применение схем компенсации задержек распространения сигнала

Комплексное применение этих методов позволяет добиться максимальной скорости работы оптопары в конкретной схеме.

Тенденции развития быстродействующих оптопар

Технологии быстродействующих оптопар продолжают активно развиваться. Основные направления развития:

• Повышение рабочих частот до сотен МГц
• Уменьшение времени нарастания/спада до единиц наносекунд
• Снижение энергопотребления
• Уменьшение габаритов
• Повышение надежности и стойкости к внешним воздействиям

Ведущие производители постоянно выпускают новые модели с улучшенными характеристиками. Это позволяет создавать все более быстродействующие и эффективные устройства в различных областях электроники.

Какие новые технологии применяются в современных быстродействующих оптопарах?

В современных быстродействующих оптопарах применяются следующие инновационные технологии:

• Использование вертикально-излучающих лазеров (VCSEL) вместо светодиодов
• Применение фотодиодов с PIN-структурой
• Интеграция усилителей и формирователей сигнала в корпус оптопары
• Использование новых оптически прозрачных материалов с улучшенными характеристиками
• Применение технологий корпусирования с минимальными паразитными параметрами

Эти технологии позволяют существенно улучшить быстродействие и другие характеристики современных оптопар.

Toshiba выпускает быстродействующие оптопары с низким искажением ширины импульса | Издательский Дом «ИнфоАвтоматизация»

Великой нацией нас делает не наше богатство, а то, как мы его используем.

Рузвельт Теодор

 

Связь с редакцией

Рассылка новостей

25.01.2016 18:51

Компания Toshiba Electronics Europe выпускает две новые высокоскоростные оптопары, TLP2745 и TLP2748. Новые оптопары с логическим выходом имеют низкое искажение ширины импульса(PWD), низкое энергопотребление и могут работать с высокой скоростью и при высоких температурах. Новые оптопары предназначены для реализации высокоскоростных цифровых интерфейсов измерительных или управляющих устройств, управления интеллектуальными силовыми модулями (IPM) и применения в программируемых логических контроллерах, используемых в промышленных условиях.

TLP2745 представляет собой оптопару с буферной логикой (сигнал высокого уровня на входе — сигнал высокого уровня на выходе), а TLP2748 — оптопару с инверсной логикой (сигнал высокого уровня на входе — сигнал низкого уровня на выходе). Оба устройства обеспечивают минимальное напряжение изоляции 5000 В (среднеквадратичное значение).

В последние годы благодаря спросу на энергосберегающие устройства возникла потребность в более эффективных системах питания. Благодаря низкому времени задержки прохождения сигнала (макс. 120 нс) для повышения эксплуатационной эффективности, низкому искажению ширины импульса (макс. 40 нс) и низкому значению неравномерности прохождения сигнала (макс. 70 нс) эти новые ИС позволяют снизить «мертвое время» инвертора, обеспечивая общее повышение энергоэффективности. Кроме того, за счёт порогового входного тока, равного 1,6 мА (макс.), эти ИС допускают непосредственное управление от микрокомпьютеров без использования буферных элементов, тем самым снижая энергопотребление и себестоимость устройств.

Благодаря диапазону рабочих температур от -40 до 110 ⁰C и широкому интервалу напряжений питания (VCC от 4,5 до 30 В) эти ИС могут использоваться в интерфейсах передачи данных (таких как RS232, RS422 и RS485), в том числе в устройствах промышленного применения, а также в решениях для обмена данными между цепями разного напряжения.

ИС TLP2745 и TLP2748 выпускаются в корпусе SO6L размерами 10 мм x 3,8 мм x 2,1 мм и обеспечивают минимальную длину пути утечки 8 мм.

www.toshiba.semicon-storage.com  и  www.toshiba.co.jp

Продукты

Читайте в номере:

Метод расчета интервальной оценки стоимости аварии в пирамиде промышленной безопасности предприятия

Автоматизированная система управления комплексом приема, очистки, сушки и хранения зерна

Применение аппарата нечеткой логики при проведении технического обслуживания и ремонта электрических сетей

Волновая сеть для распознавания изображений

РассылкиSubscribe.Ru

Автоматизация в промышленности

Оптопары / оптроны Быстродействующие оптопары

Оптопары / оптроны Быстродействующие оптопары — купить в Москве по низкой цене

+7 (495)133-04-65

info@trust-el. com

Быстродействующие оптопары

214 найдено

Исходная сортировкаПо популярностиПо рейтингуПо новизнеЦены: по возрастаниюЦены: по убыванию

• HCPL-0710-500E

  Подробнее

• HCPL-7721-000E

  Подробнее

• HCPL-2411

  Подробнее

• HCPL-261N

  Подробнее

• TLP2368(TPL,E

  Подробнее

• 6N137SDM

  Подробнее

• HCPL-2211-500E

  Подробнее

• 5962-89571022A

  Подробнее

• HCPL-063A-000E

  Подробнее

• HCPL-3180-300E

  Подробнее

• FOD0721R2

  Подробнее

• 8102801EC

  Подробнее

• HCNW136-000E

  Подробнее

• VO2601-X007T

  Подробнее

• FODM8061

  Подробнее

• HCPL-2631-000E

  Подробнее

• ACPL-061L-000E

  Подробнее

• ACPL-M75L-000E

  Подробнее

• TLP2362(E)

  Подробнее

• TLP2270(TP4,E

  Подробнее

• TLP2719(TP,E

  Подробнее

• TLP2719(E

  Подробнее

• TLP2719(D4-LF4,E

  Подробнее

• ACPL-W454-000E

  Подробнее

• ←
• 1
• 2
• 3
• 4
• 5
• →

fpga — достаточно ли быстродействия оптопары для этого приложения?

спросил 1 год, 7 месяцев назад

Изменено 1 год, 7 месяцев назад

Просмотрено 308 раз

\$\начало группы\$

Я считаю фронты импульсов от квадратурного энкодера с FPGA и использую оптопары, так как энкодер питается от 12 В, а входы FPGA — 3,3 В. Кодировщик 1000ppr с 2 каналами, и я считаю как нарастающие, так и спадающие фронты.

Оптопары — ILD74 (ссылка на техническое описание ILD74), а входы в FPGA подтянуты резисторами 10K, как на изображении внизу вопроса. Входы ПЛИС проходят через инверторы для согласования с выходами энкодера, поскольку импульс энкодера замыкает вход ПЛИС на землю.

Так что я не уверен, достаточно ли быстро переключаются эти оптопары. Кодер будет работать с максимальной скоростью 4500 об/мин, поэтому на канал выходная частота составляет примерно 75 кГц (1000 имп/об * 4500 об/мин) / 60 = 75 000.

В техническом описании ILD время переключения обычно составляет 3 мкс, что превышает 300 кГц, поэтому я думаю, что эти оптопары должны подойти?

Также мне интересно услышать, есть ли у кого-нибудь какие-либо рекомендации по этой схеме или какие-либо советы относительно того, как выходы энкодера подключены к микроконтроллерам / FPGA в целом.

Спасибо всем.

РЕДАКТИРОВАТЬ 1

Я добавил выход моего энкодера примерно на 5000 об/мин. Выходная частота составляет около 85 кГц.

РЕДАКТИРОВАТЬ 2

Я жду прибытия запчастей и свяжусь, если у меня возникнут вопросы. Я закрою пост, когда решу проблему. Спасибо всем!

• fpga
• оптоизолятор
• энкодер

\$\конечная группа\$

2

\$\начало группы\$

Нет, это не будет работать с нагрузочным резистором 10 кОм.

Посмотрите на диаграмму 13 таблицы данных, при нагрузочном резисторе 10 кОм требуется около 50 мкс для распространения сигнала от входа к выходу, а время распространения заднего фронта составляет менее 2 мкс.

Поскольку 75 кГц соответствует периоду около 13 мкс, вам нужно время распространения переднего фронта сигнала намного меньше, чем это, и вы можете снизить его до 10 мкс с помощью резистора около 470 Ом.

Если это сопротивление слишком низкое, вам нужна другая оптопара.

\$\конечная группа\$

1

\$\начало группы\$

Приобретите оптопару, рассчитанную на достаточно высокую скорость. Его приемный конец представляет собой сложную схему усилителя вместо подтягивающего резистора.

Для высокой скорости можно использовать обычную оптопару, если имеется подтягивающий резистор с очень низким сопротивлением, а усилитель или каскодный усилитель используется для предотвращения изменений напряжения Vce оптотранзистора во время переходов состояний.

Вот один. Внутренности в даташите не раскрыты, но скорости должно хватить:

https://www.vishay.com/docs/84131/6n137a.pdf

Это Vishay 6N137A. Нужен подтягивающий резистор, как в обычной оптопаре. Также необходимо рабочее напряжение +5В. Внимательно читайте техпаспорт!

Компания Vishay также опубликовала рекомендации по применению высокоскоростной оптопары. Я думаю, это и интересно, и полезно: https://www.vishay.com/docs/83747/appnote71.pdf

Там есть комментарий, в котором говорится, что также светодиодный привод должен быть создан для скорости. Если просто разомкнуть переключатель, который подает постоянный ток на светодиод через резистор, свечение светодиода медленно затухает, потому что есть много неосновных носителей, которые должны исчезнуть, и они излучают свет, когда исчезают. Заряд должен быть как минимум короткозамкнутым или желательно иметь обратную подачу.

Также следует обратить внимание на быстрое включение светодиода. Такое же несущее облако должно формироваться без слишком длительного времени зарядки. Вот одна старая идея, чтобы получить скорость с дискретными компонентами и с одним переключателем (=M1)

C1 — классический ускоряющий конденсатор, который вызывает пик тока, когда M1 начинает проводить. L1 пропускает ток через светодиод в обратном направлении, когда M1 перестает проводить ток. Не предпринимайте ничего подобного, если вы не можете рассчитать необходимые импульсы наддува. Слишком большие C1 и L1 могут разрушить M1 и LED. Попробуйте сначала, как работает система без такой схемы.

Выход тотемного столба может обеспечить необходимый импульс в обоих направлениях без индуктора. Это следующая вещь, которую нужно попробовать, если требуется некоторое ускорение.

\$\конечная группа\$

15

\$\начало группы\$

Оптотранзистор быстро переключается из состояния OFF в состояние ON, то есть с входа FPGA 1 на вход 0 FPGA.

Проблема здесь в том, что R несет ответственность за перевод с 0 на 1 входа FPGA, и это очень медленно.

---

Вам понадобится:

1. Тотемный оптрон типа этого:

https://uk.rs-online.com/web/p/optocoupler-ics/6258413/

или

2. Чтобы просмотреть свой дизайн и, возможно, спроектировать тотемный столб самостоятельно.

\$\конечная группа\$

2

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но никогда не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

.

серийный — высокоскоростная схема оптрона

спросил 7 лет, 9 месяцев назад

Изменено 7 лет, 9несколько месяцев назад

Просмотрено 2к раз

\$\начало группы\$

У меня есть оптопары 4n35, я использую их, чтобы изолировать схему драйвера двигателя и Arduino, управляющую ею. Я поместил один на контакт выбора ведомого и один на линию tx к контроллеру двигателя (нет rx), однако он не работает. Я использую резистор 220 Ом между контактом 1 4n35 и линией передачи от Arduino и не использую другие резисторы или конденсаторы. Я следую этой схеме. Я много исследовал оптопары и 4n35. Я видел блоги и форумы, где люди достигли 9600 бод с ним, но я не понимаю, как они это сделали.