Характеристики оптронов. Характеристики и параметры оптронов: полное руководство

Что такое оптрон и как он работает. Какие основные параметры оптронов важно учитывать при выборе. Как правильно подобрать оптрон для конкретного применения. Каковы типичные области применения оптронов.

Что такое оптрон и принцип его работы

Оптрон (оптопара) — это электронный прибор, состоящий из излучателя света (как правило, светодиода) и фотоприемника (фотодиода, фототранзистора, фототиристора и др.), объединенных в общем корпусе. Принцип работы оптрона основан на преобразовании электрического сигнала в световой, передаче его через оптический канал и обратном преобразовании в электрический сигнал.

Основные преимущества оптронов:

• Гальваническая развязка входа и выхода
• Высокое входное и низкое выходное сопротивление
• Широкий диапазон рабочих частот
• Высокая помехозащищенность
• Возможность согласования цепей с разными уровнями сигналов

Благодаря этим свойствам оптроны нашли широкое применение в системах передачи данных, устройствах гальванической развязки, преобразователях уровней сигналов и других областях электроники.

Основные параметры и характеристики оптронов

При выборе оптрона для конкретного применения необходимо учитывать ряд важных параметров:

Входные параметры

• Прямой ток светодиода I_F
• Прямое напряжение светодиода V_F
• Обратное напряжение светодиода V_R
• Входная емкость C_in

Выходные параметры

• Напряжение коллектор-эмиттер V_CEO
• Напряжение насыщения коллектор-эмиттер V_CE(sat)
• Ток коллектора I_C
• Темновой ток I_CEO
• Выходная емкость C_out

Передаточные характеристики

• Коэффициент передачи по току CTR
• Граничная частота f_гр
• Время нарастания t_r и спада t_f
• Время задержки включения t
  on и выключения t_off

Параметры изоляции

• Напряжение изоляции V_ISO
• Сопротивление изоляции R_ISO
• Проходная емкость C_IO

Коэффициент передачи тока (CTR) — ключевой параметр оптрона

Коэффициент передачи тока (Current Transfer Ratio, CTR) — один из важнейших параметров оптрона, определяющий эффективность преобразования входного тока в выходной. CTR рассчитывается как отношение выходного тока фотоприемника к входному току светодиода:

CTR = (I_C / I_F) * 100%

где I_C — ток коллектора фототранзистора, I_F — прямой ток светодиода.

Типичные значения CTR для различных типов оптронов:

• Диодные оптроны: 0.1-10%
• Транзисторные оптроны: 20-100%
• Оптроны с составным фототранзистором: 100-500%
• Оптроны с фототиристором: 1000% и более

При выборе оптрона важно учитывать, что реальное значение CTR может отличаться от типового в несколько раз. Кроме того, CTR зависит от тока светодиода, температуры и других факторов.

Быстродействие оптронов

Быстродействие — еще одна важная характеристика оптронов, особенно при работе с высокочастотными сигналами. Основные параметры, характеризующие быстродействие:

• Время нарастания t_r — время, за которое выходной сигнал нарастает с 10% до 90% от установившегося значения
• Время спада t_f — время спада выходного сигнала с 90% до 10%
• Время задержки включения t_on и выключения t_off
• Граничная частота f_гр — частота, на которой коэффициент передачи уменьшается на 3 дБ

Какое быстродействие считать достаточным? Это зависит от конкретного применения. Для цифровых сигналов можно использовать следующее правило:

t_r + t_f < 0.1 * T

где T — период сигнала.

Например, для передачи ШИМ-сигнала с частотой 1 кГц и минимальной скважностью 1% требуется оптрон с суммарным временем нарастания и спада менее 1 мкс.

Как правильно выбрать оптрон

При выборе оптрона для конкретного применения необходимо учитывать следующие факторы:

1. Требуемое напряжение изоляции
2. Входной ток и напряжение
3. Выходной ток и напряжение
4. Необходимое быстродействие
5. Диапазон рабочих температур
6. Конструктивное исполнение

Рассмотрим пример выбора оптрона для гальванической развязки ШИМ-сигнала с частотой 1 кГц, генерируемого микроконтроллером:

• Напряжение изоляции: не менее 2500 В
• Входной ток: 5 мА (макс. выходной ток порта МК)
• Выходное напряжение: 5 В
• Быстродействие: t_r + t_f < 1 мкс
• Рабочая температура: -40…+85°C

Для данного применения подойдет высокоскоростной оптрон с транзисторным выходом, например, HCPL-0601. Он обеспечивает напряжение изоляции 3750 В, имеет входной ток 5 мА, время нарастания/спада 0.7 мкс и рабочую температуру -40…+85°C.

Типичные области применения оптронов

Благодаря своим уникальным свойствам оптроны нашли применение во многих областях электроники:

• Гальваническая развязка в измерительных системах
• Интерфейсы передачи данных (RS-232, RS-485 и др.)
• Управление силовыми ключами в импульсных источниках питания
• Схемы защиты от перенапряжений
• Драйверы электродвигателей
• Аудиотехника (подавление помех)
• Медицинская электроника

В каждом конкретном случае выбор оптрона определяется спецификой применения и требованиями к параметрам устройства.

Современные тенденции в развитии оптронов

Развитие технологий производства оптоэлектронных компонентов привело к появлению новых типов оптронов с улучшенными характеристиками:

• Высокоскоростные оптроны с временем переключения менее 10 нс
• Оптроны с цифровым выходом и встроенным формирователем сигнала
• Многоканальные оптроны в одном корпусе
• Оптроны с расширенным диапазоном рабочих температур (до 125°C)
• Миниатюрные оптроны для поверхностного монтажа

Эти инновации позволяют создавать более компактные, быстродействующие и надежные устройства с гальванической развязкой.

Заключение

Оптроны остаются незаменимым компонентом во многих областях электроники, обеспечивая эффективную гальваническую развязку и передачу сигналов. Правильный выбор оптрона с учетом всех ключевых параметров позволяет создавать надежные и высокопроизводительные устройства. Постоянное совершенствование технологий производства оптронов открывает новые возможности для их применения в современной электронике.

APS1 и APS2 – высокоскоростные оптопары (оптроны) компании Panasonic

Главная / Новости / Новости «Panasonic» / APS1 и APS2 – высокоскоростные оптопары (оптроны) компании Panasonic

APS1 и APS2 – это серии высокоскоростных оптопар со скоростью передачи данных до 50 Мбит/с.

 

APS1241 и APS2241 – оптопары позволяют обеспечить скорость передачи данных до 20 Мбит/с.

APS1551 – обеспечивает стабильную скорость передачи данных до 50 Мбит/с.

Кроме того, оптроны семейства APS имеют встроенную схему приемника, обеспечивают высокие характеристики помехоустойчивости, низкий уровень энергопотребления, изоляцию до 3750 Вольт и способны обеспечить надежную работу в диапазоне температур -40…+105°C.

К тому же APS1 и APS2 предоставляют на выбор с выходом открытого стока (Open drain) — APS2241, для простой замены существующих на рынке решений и логическим выходом Totem Pole (TTL) — APS1241.

Быстрое развитие концепции Интернет вещей (Internet of Things (IoT)) на промышленных предприятиях с большим объемом различного оборудования, такими как, Программируемые логические контроллеры (ПЛК (PLC)), измерительные системы, датчики и др. , требует все более высокую скорость передачи данных. Высокая устойчивость к шумам, создаваемым внутри и снаружи оборудования, так же требует защиты оборудования от выхода из строя. Потребность в более высокой функциональности, уменьшении размеров и увеличение количества компонентов могут вызывать увеличение температур внутри устройств, поэтому все чаще предъявляются более высокие требования к надежной работе электронных компонентов в условиях высоких температур.

Серии высокоскоростных оптронов ASP1 и ASP2 способны удовлетворить требованиям промышленной электроники и обеспечить высокую надежность в системах передачи данных посредством сетей Profibus, схемах передачи данных по протоколам RS-422 и RS485, Ethernet и других.

Краткие технические характеристики оптопар APS1241, APS2241:

• скорость передачи дынных 20 Мбит/с
• высокая устойчивость к шумам до 20 кВ/мкс
• низкое энергопотребление
• Open Drain выход APS2241
• TTL выход APS1241
• напряжение изоляции 3750 В
• диапазон рабочих температур -40…+105°C
• SMD корпус: 4. 3×4.4×2.2 мм

Краткие технические характеристики оптопары APS1551:

• скорость передачи дынных 50 Мбит/с
• высокая устойчивость к шумам до 15 кВ/мкс
• низкое энергопотребление
• TTL выход
• напряжение изоляции 3750 В
• диапазон рабочих температур -40…+105°C
• SMD корпус: 4.3×4.4×2.1 мм

Доступность:

Оптроны APS1241, APS2241, APS1551 находятся в массовом производстве и доступны для заказа.

Ресурсы:

 

Параметры и характеристики оптопар и оптоэлектронных интегральных микросхем Классификация параметров изделий оптронной техники

При классификации изделий оптронной техники учитывается два момента: тип фотоприемного устройства и конструктивные особенности прибора в целом.

Выбор первого классификационного признака обусловлен тем, что практически у всех оптронов на входе помещен светодиод, и функциональные возможности прибора определяются выходными характеристиками фотоприемного устройства.

В качестве второго признака принято конструктивное исполнение, которое определяет специфику применения оптрона.

Рис. 5. К определению импульсных параметров оптопар

Используя этот смешанный конструктивно-схемотехнический принцип классификации, логично выделить три основные группы изделий оптронной техники: оптопары (элементарные оптроны), оптоэлектронные (оптронные) интегральные микросхемы и специальные виды оптронов. К каждой из этих групп относится большое число видов приборов.

Для наиболее распространенных оптопар используются следующие сокращения: Д — диодная, Т — транзисторная, R — резисторная, У — тиристорная, Т² — с составным фототранзистором, ДТ — диодно-транзисторная, 2Д (2Т) — диодная (транзисторная) дифференциальная.

Система параметров изделий оптронной техники базируется на системе параметров оптопар, которая формируется из четырех групп параметров и режимов.

Первая группа характеризует входную цепь оптопары (входные параметры), вторая — ее выходную цепь (выходные параметры), третья — объединяет параметры, характеризующие степень воздействия излучателя на фотоприемник и связанные с этим особенности прохождения сигнала через оптопару как элемент связи (параметры передаточной характеристики), наконец, четвертая группа объединяет параметры гальванической развязки, значения которых показывают, насколько приближается оптопара к идеальному элементу развязки. Из четырех перечисленных групп определяющими, специфически «оптронными» являются параметры передаточной характеристики и параметры гальванической развязки.

Важнейшим параметром диодной и транзисторной оптопар является коэффициент передачи тока. Определение импульсных параметров оптронов ясно из (рис. 5). Отсчетными уровнями при измерении параметров t_нар(сп), t_зд, и t_{вкл(выкл)} обычно служат уровни 0.1 и 0.9, полное время логической задержки сигнала определяется по уровню 0,5 амплитуды импульса.

Параметрами гальванической развязки. Оптопар являются: максимально допустимое пиковое напряжение между входом и выходом U_{разв п max}; максимально допустимое напряжение между входом и выходом U_{разв max}; сопротивление гальванической развязки R_разв; проходная емкость C_разв; максимально допустимая скорость изменения напряжения между входом в выходом (dU^разв/dt)_max. Важнейшим является параметр U_{разв п max}. Именно он определяет электрическую прочность оптопары и ее возможности как элемента гальванической развязки.

Рассмотренные параметры оптопар полностью или с некоторыми изменениями используются и для описания оптоэлектронных интегральных микросхем.

Технические характеристики оптопары для схемотехники

ACTIVES, EEE Components

Оптопара обеспечивает изоляцию между цепями , между которыми должно быть взаимодействие. Чтобы сделать хорошую схему , , мы должны знать все об основных параметрах оптопары и понимать спецификацию.

Схемотехника: Основные параметры оптопары

Абсолютные максимальные номиналы

Эти параметры являются основными для функциональности устройства. Они определяют допустимый предел эксплуатации.

• Эксплуатация и Температура хранения: Температура окружающей среды, при которой устройство (запитанное) работает нормально, космические применения от -55°C до +125°C. Температура хранения относится к диапазону температур, который поддерживает компонент, когда на него не подается питание, от -65°C до +150°C в космических условиях.
• Рассеиваемая мощность: Количество энергии, которое устройство может безопасно рассеять. Мощность уменьшается с повышением температуры окружающей среды, обычно достигая своего максимума при номинальной температуре окружающей среды. Оптопара рассеивает мощность через светоизлучающий диод и фототранзистор в функции прямого тока светодиода и прямого напряжения и тока коллектора фототранзистора, напряжения коллектор-эмиттер.

• Напряжение изоляции: Максимальное напряжение, которое может быть приложено между входом и выходом оптопары. Он определяется конкретным входным сигналом в ограниченное время и относится к емкости сопротивления изоляции устройства.

• Прямой ток (IF): максимальный ток, допустимый светодиодом, в пределах диапазона рассеиваемой мощности.
• Обратное напряжение (VR): максимальное обратное напряжение, допустимое светодиодом. При превышении обратного напряжения в устройстве будет протекать обратный ток. Это может иногда ухудшать или даже разрушать.

• Ток коллектора (IC): максимальный ток, который может протекать через фототранзистор, когда он активируется светодиодом. Как и прежде, необходимо учитывать максимальную рассеиваемую мощность.
• Напряжение между коллектором и эмиттером (VCE): Максимальный дифференциальный потенциал между коллектором и эмиттером фототранзистора, когда светодиод не излучает (IF=0, IB=0).
• Напряжение между эмиттером и коллектором (VEC): максимальное обратное напряжение, допустимое для фототранзистора.

Баланс рассмотренных выше параметров необходим для длительного срока службы устройства. Превышение предела любого из максимальных значений может привести к деградации и даже к неустранимой деградации компонента.

Электрические характеристики

В противном случае основными электрическими характеристиками оптопары являются:

• Коэффициент передачи тока (CTR): представляет, выраженное в процентах, соотношение между выходным током (IC) и входным током. (ПЧ) оптрона.

Светодиод Прямой ток, температура окружающей среды или напряжение между коллектором и эмиттером фототранзистора влияют на CTR, вызывая колебания. Кроме того, на этот параметр влияет и старение. Спецификация обычно включает графики изменения CTR на основе упомянутых выше, например:

• Прямое напряжение (VF): Дифференциальный потенциал светодиода при протекании через него тока (со стороны эмиттера). Увеличение прямого тока или падение температуры окружающей среды вызывают увеличение входного напряжения.
• Обратный ток (IR): ток утечки при приложении к светодиоду обратного напряжения (в пределах максимального номинального значения). Обратите внимание, что это значение будет увеличиваться с увеличением обратного напряжения и температуры окружающей среды.
• Ток коллектора в выключенном состоянии (IC( ВЫКЛ )): ток утечки коллектора, когда светодиод не излучает (IF=0, IB=0). Это значение будет увеличиваться с увеличением напряжения питания и температуры окружающей среды.
• Напряжение насыщения коллектора (VCE( SAT )): Опишите максимальное напряжение, которое будет падать на фототранзистор, когда он находится в режиме насыщения.

Временная характеристика

• Время нарастания и время спада (tr, tf): Время, за которое выходной сигнал оптопары переходит в состояние переключения. Время нарастания представляет собой время, когда выходной сигнал возрастает с 10% до 90%, а время спада представляет собой время, когда выходной сигнал падает с 90% до 10%.
• Время задержки распространения (tp): определяет время, необходимое выходу оптопары, чтобы отреагировать на изменение входного сигнала.

Более подробная информация о преимуществах и топологиях оптопары содержится в следующих сообщениях.

Найти в doEEEt оптопары с фильтрацией по этим или более параметрам, например, упаковка, излучение, уровень качества, производитель…

• Автор
• Последние сообщения

Эмилио Кано Гарсия

Группа технического обслуживания платформы doEEET. в Alter Technology

Эмилио Кано имеет степень в области промышленной электронной техники. Он работает в Alter Technology в составе группы технического обслуживания платформы doEEet.

Постоянно поддерживая техническое содержание платформы, doEEEt предоставляет космическому сообществу самую последнюю и полную информацию о компонентах Hi-Rel EEE, соответствующей документации и отчетах, а также о любых связанных закупках и тестировании.

Последние сообщения Эмилио Кано Гарсии (посмотреть все)

5 1 голос

Рейтинг статьи

Предыдущий пост

doEEET объявляет о следующем предложении

Следующий пост

Bourns расширяет ассортимент толстопленочных резисторов тремя сериями высокомощных резисторов

current — Характеристики оптопары спросил

3 года 10 месяцев назад

Изменено 3 года, 10 месяцев назад

Просмотрено 666 раз

\$\начало группы\$

1. В моем приложении мне нужно изолировать сигнал ШИМ с частотой 1 кГц, который генерируется микроконтроллером Beaglebone Black. В моем сигнале я хочу иметь сто различных шагов рабочего цикла (от 1% до 100% рабочих циклов). Насколько я понимаю, моя оптопара должна быть достаточно быстрой, чтобы она могла передавать самый узкий импульс (скважность 1%), который имеет длительность 1% * (1/1000) = 10 мкс. Следовательно, мне нужно иметь: tr + tf < 10 мкс, где tr и tf — время нарастания и спада оптопары. Верна ли приведенная выше логика? Если это так, мне нужна помощь в понимании того, как приведенные выше расчеты можно перевести в биты в секунду, потому что каждый фильтрует оптопары в соответствии с их скоростью передачи данных (бит/с).

2. Еще вопрос по входному току оптопары. Мой микроконтроллер может обеспечить только около 4-6 мА через порты ШИМ. Мне нужна помощь в понимании спецификаций оптронов. Так, например, этот даташит от оптопары 6Н138М. В разделе «Характеристики» можно увидеть: «Слабый ток — 0,5 мА».

Это нормально для моего микроконтроллера. Но при абсолютных максимальных номиналах написано, что If может достигать 20 мА. Как мне узнать в этом случае, какой ток нужно подать на оптопару, чтобы она работала по назначению?

• ток
• ШИМ
• оптоизолятор
• вход

\$\конечная группа\$

6

\$\начало группы\$

, как приведенные выше расчеты можно перевести в биты в секунду, потому что каждый фильтрует оптопары в соответствии со своей скоростью передачи данных (бит/с).

Импульс 10 мкс будет эквивалентен скорости передачи цифровых данных 100 кбит/с.

Еще вопрос по входному току оптопары. Мой микроконтроллер может обеспечить только около 4-6 мА через порты PWM.

Вы хотите найти «текущий коэффициент передачи» или CTR. Это говорит вам о соотношении между выходным током и входным током. Если вы подаете 5 мА, а CTR равен 100%, вы получите 5 мА на другом конце оптопары. Достаточно ли этого, зависит, помимо прочего, от входного сопротивления нагрузки.

Для многих «мармеладных» оптронов CTR меньше 100 %.

Так, например, это даташит от оптопары 6Н138М. В разделе «Характеристики» можно увидеть: «Низкий ток-0,5 мА».

Эта часть требует CTR 2000% (из-за буферизации транзисторов на выходе). Таким образом, если вы подаете 5 мА на сторону светодиода, вы можете получить 100 мА на стороне приемника.

Вам не следует этого делать, поскольку абсолютный максимальный выходной ток равен 60 мА. Вы должны спроектировать свою выходную цепь так, чтобы ограничить выходной ток существенно ниже 60 мА для обеспечения наибольшей надежности.

Опять же, достаточно ли этого, зависит от того, с какой нагрузкой вы едете.

Следует также отметить, что значение CTR 2000 % является лишь «типичным» значением, и отдельные образцы этой оптопары могут иметь значительно более низкий показатель CTR.

(Спасибо @JackCreasey за указание на пару обсуждаемых здесь проблем)

Но при абсолютных максимальных номиналах написано, что If может достигать 20 мА.

Абсолютные максимальные значения указывают, как избежать повреждения детали. Они не говорят вам, как вы должны использовать деталь в обычном режиме.

Насколько я понимаю, моя оптопара должна быть достаточно быстрой, чтобы она могла передавать самый узкий импульс (скважность 1%), который имеет длительность 1%*(1/1000) = 10 мкс. Следовательно, мне нужно иметь: tr+tf < 10 мкс,

Обратите внимание, что ваш 6N138 имеет типичные задержки распространения 1 мкс (максимум 15 мкс) для низких токов возбуждения, поэтому эта часть, вероятно, не соответствует вашим требованиям по времени.

\$\конечная группа\$

6

\$\начало группы\$

Ваш входной ток должен быть разработан с учетом:

1- Удобное значение, которое может поддерживать ваш источник (в данном случае Beaglebone). В этом случае я бы выбрал 1 мА.

2- Глядя на графику, как работает ваш оптокоплер.

3- Найдите текущее передаточное отношение вашей детали.

В вашем случае вы, вероятно, хотите, чтобы оптический выход всегда был насыщенным (открытым или закрытым). Итак, вы должны посмотреть «текущий коэффициент передачи». Это в основном скажет вам, какой ток ваш выходной транзистор будет доступен в зависимости от вашего входного тока (прямой ток).

Если вы подсчитаете, то заметите, что рассчитанный ток будет очень высоким, но это «максимальное значение», которое вы должны получить на выходе. На практике выходной транзистор будет просто насыщаться, а ток будет определяться вашей схемой. Например, если вы подключаете коллектор к 5 В, а эмиттер к резистору 10 кОм к GND, максимальный доступный ток должен быть (5 В — Vce) / 10 кОм.

Просто наблюдение: если вы просто хотите управлять какой-то локальной схемой, вы можете просто использовать NPN-транзистор. Вы не дали никаких подробностей о приложении, но я не вижу ни одной схемы, требующей изоляции от обычного Beaglebone.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

При передаче цифровых сигналов один шаг (при низком или высоком напряжении) равен одному биту. Таким образом, 10 мкс — это длина одного бита, что соответствует 100 кбит/с.

Абсолютные максимальные рейтинги говорят вам о пределах, за которые чип может выпускать волшебный дым. Это не то, что вы должны использовать, но держитесь подальше от этого.

Ток светодиода, который следует использовать, соответствует току, на который рассчитана микросхема, то есть току, для которого указан коэффициент передачи тока. В случае 6N138 это 1,6 мА (0,5 мА для 6N139).). При гарантированном CTR не менее 300% это означает, что на выходе можно коммутировать 4,8 мА. Чтобы быть в безопасности, используйте предложенный нагрузочный резистор 2,2 кОм, чтобы получить ток около 2,3 мА.

6N138 довольно медленный для скорости 100 кбит/с. Можно ускорить с помощью диода Шоттки, но лучше использовать более быструю оптопару типа h21L1 (а с цифровой оптроном можно не беспокоиться о CTR).

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

1kHz PWM … моя оптопара должна быть достаточно быстрой, чтобы она могла передавать самый узкий импульс (скважность 1%), который имеет длительность 1% * (1/1000) = 10 мкс. Следовательно, мне нужно иметь: tr + tf < 10 мкс

Правильно, но я бы предположил, что вам нужно время задержки (не время нарастания и спада) намного меньше 10 мкс. Вам нужно решить, какая точность вам нужна для формы выходного сигнала. Если вы используете 6N138, то общее время задержки может быть 65 мкс в худшем случае. При этом вы не получите жизнеспособного ШИМ-сигнала ниже примерно 6%. Даже используя «типичное» число, вы можете ожидать, что время задержки составит 8,3 мкс, что сильно искажает небольшие значения ШИМ.
Это никак не связано с временем нарастания и спада выходного сигнала, которые связаны с нагрузкой (Rl) и емкостью нагрузки.

В таблице данных указано:

Исходя из приведенных выше данных, я бы предположил, что 6N138 НЕ подходит для вашего приложения.

Несмотря на то, что существует множество оптоизоляторов, которые могли бы (если вы решите, какое искажение и задержку фронта вы можете выдержать) удовлетворить все требования, я предлагаю в качестве примера то, что может быть для вас высококлассным решением.
On Semiconductor FOD8071 имеет очень низкие значения задержки и настоящий цифровой выходной сигнал (не с открытым коллектором). Это устройство основано на фотодиодном приемнике, который неизменно намного быстрее, чем любой транзисторный ответвитель. Моментальный снимок спецификации:

Этот тип устройства гарантирует, что точность вашего входного сигнала ШИМ-сигнала будет отражена на выходе.

Входной пороговый ток для этого устройства составляет около 3,5 мА, поэтому для начала следует выбрать диапазон входного тока 5–10 мА. Выход вашего MCU должен потреблять 10 мА, а при Vf светодиода в диапазоне 1–1,8 В при напряжении питания MCU 3,3 В резистора 230 Ом будет достаточно для определения входного тока светодиода. Во всем диапазоне Vf это обеспечит ток светодиода 6,5-10 мА.

Вам следует исследовать оптоизоляторы в диапазоне 1 Мбит/с и выше, чтобы получить приемлемые значения искажений ШИМ. С пропускной способностью 1 Мбит/с вы ожидаете время задержки в диапазоне 200-600 нс, что может быть достаточным для ваших целей. Возможно, начните с такого поиска на Digikey.

Обновление: Понимание задержек включения и выключения (вы можете называть их временем нарастания и временем спада, если хотите, но в схеме они отображаются как фронтальные задержки).
Эта заметка по применению по самой обсуждаемой проблеме актуальна и выполняется на прямоугольной волне 1 кГц (эквивалентно сигналу ШИМ 50%).

Они использовали очень распространенный оптоизолятор (PS2501-1) и охарактеризовали задержки включения и выключения как время нарастания и спада. Я не согласен с этой терминологией, но в примечании точно показана задержка в создании фронта, предполагающая чувствительную к напряжению логику на выходной нагрузке. В техническом описании опто tr/tf указано 3 мкс и 5 мкс соответственно, но в примечаниях к приложению показаны измеренные значения около 5 мкс и 90 мкс для tr/tf в зависимости от конфигурации выхода.

Затем они пытаются ускорить схему, добавляя более сложную конфигурацию вывода (каскод), но даже в этом случае достигают только 6 мкс и 32 мкс для tr/tf в их примечании.

Это показывает, что этот тип оптометрии (на основе транзистора) непригоден, если вы хотите гарантировать точное соответствие выходного сигнала входному сигналу. Использование оптрона на основе фотодиода неизменно намного быстрее, имеет почти симметричные задержки и не зависит от высокого CTR.

Эта заметка по применению от Vishay дает гораздо более полное сравнение производительности различных конфигураций. Он также предлагает для достижения наивысших скоростей фотодиодную (CB-переход) конфигурацию с использованием оптотранзисторов на основе транзисторов. Стоит прочитать.

\$\конечная группа\$

5

\$\начало группы\$

, как приведенные выше расчеты можно перевести в биты в секунду, потому что каждый фильтрует оптопары в соответствии со своей скоростью передачи данных (бит/с).

Импульс 10 мкс будет эквивалентен скорости передачи цифровых данных 100 кбит/с. NRZ…01010 составляет 50 кГц или 20 мкс

Так как Tr=0,35/f-3dB = время нарастания 10~90% при использовании 10101 = f/2 при скорости передачи данных = f **
для цикла шаблона 10101 из 20 мкс при 100 кбит/с **NRZ max Tr= 7 мкс , но меньшее значение лучше для межсимвольной интерференции ISI (из-за групповой задержки), поэтому вы получите более низкий BER с большим запасом по фазе из-за уменьшенного ISI . (глазок)

Еще вопрос по входному току оптопары. Мой микроконтроллер может обеспечить только около 4-6 мА через порты PWM.

Нет, это справедливо только для запаса по логическому шуму. Здесь запас логики — это выход оптоизолятора. Порт указан как VOL Выходное напряжение низкого уровня, драйвер включен, подтяжка или понижение отключены IOL = 6 мА 0,45 В Это означает, что Zol = 0,45/6 мА = 75 Ом RdsOn, то же самое для VOH. REF p90

N.B> Обратите внимание, что характеристики драйвера Cortex указаны для наихудшего случая (+50%), а CMOS RdsOn при скорости питания обычно составляет 50 Ом +/-50%. Логика ALV составляет 1/2 Ом. Тогда мощность короткого замыкания в драйвере составляет 145 мВт, поэтому вы можете включить это Rs в расчет ограничения тока IR для серии R. и использовать около IR max. Если ток, например. 12 мА

Я согласен с @Photon, вы хотите найти «текущий коэффициент передачи» или CTR и время нарастания. В худшем случае CTR может составлять 25%, что похоже на бета (hFE) в транзисторе.

Единственным компромиссом является скорость или TPLH с Дарлингтоном, что делает эту конструкцию маргинальной.

Так, например, этот даташит от оптопары 6Н138М. В разделе «Характеристики» можно увидеть: «Низкий ток-0,5 мА».

Одиночный транзистор в насыщенном состоянии имеет около 10~20% hFE, как и транзистор Дарлингтона. который имеет hFE² или коэффициент насыщения 10²=100

Время задержки распространения в ХУДШЕМ случае составляет TPLH= 7 мкс макс. 0~70°C и 1,3 мкс тип. при 25°C при следующих условиях;
RL=270 Ом If=12 мА с 270 Ом до 5 В — (Vol(sat)=1,2 В расч.) Выход Ic= 3,8 В/270=14 мА.

Чтобы получить If=12 мА от 3,3 В 75 Ом КМОП-драйвер Beagleboard нестабилен/ненадежен из-за Rdson и допусков сопротивления If при изменении температуры VF, что увеличивает температуру IR и превышает MAX, поэтому лучше ограничить ток 5 В. На рис. 4 в таблице данных показано, что Vf находится в диапазоне от 1,5 В до 1,8 В, поэтому ΔV = Vdd-Vf = от 1,8 до 1,5 В, поэтому при использовании 1,8 В / 12 мА = 46 Ом , что на меньше, чем у драйвера 75 Ом макс (25 мин) , который также имеет допуск 25%. При использовании 1,5 В/12 мА=125 Ом, поскольку драйвер имеет сопротивление от 33 до 75 Ом 126-70= 56 Ом

Но при абсолютных максимальных номиналах написано, что If может достигать 20 мА.

Существует также рис. 5 Vf vs Ta, на котором показано, что если вы работаете при напряжении 1,5 В, для самонагрева требуется температура окружающей среды -40°C для охлаждения.

Насколько я понимаю, моя оптопара должна быть достаточно быстрой, чтобы она могла передавать самый узкий импульс (скважность 1%), который имеет длительность 1%*(1/1000) = 10 мкс. Следовательно, мне нужно иметь: tr+tf < 10 мкс,

Да, время нарастания может соответствовать максимальному требованию 7 мкс, и я ожидаю, что время нарастания будет меньше, чем задержка распространения, которая является единственной приведенной спецификацией. Таким образом, время нарастания зависит от пропускной способности и задержки пропса.

Если у вас есть 5В, вы должны использовать это с драйвером Sch. Диодная защита для регулирования Vf, чтобы температура ИК-диода меньше влияла на стабильность If. Примечание. Рабочий цикл также влияет на средний ток и температуру.

\$\конечная группа\$

4

\$\начало группы\$

Это легко создаст 1% или 99% ШИМ на частоте 1 кГц в 6N139

Но использует транзистор с общей базой.