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《第4章開關(guān)量輸入輸出的隔離技術(shù)》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、第四章開關(guān)量輸入輸出的隔離技術(shù)開關(guān)量的輸入輸出隔離主要有兩個目的：電氣隔離，防止被隔離兩邊的電噪聲干擾；電平轉(zhuǎn)換，兩邊的工作電平、電源電壓、信號極性都可以不同。1、廉價實(shí)用的TLP521-XTLP521-1TLP521-2TLP521-4圖4.1TLP521的各種封裝及引腳排列4.1開關(guān)量輸入端隔離開關(guān)量的輸入隔離一般使用光電隔離器件?？梢允褂玫墓怆姼綦x器件很多，有許多器件性能相近，普通開關(guān)量的輸入隔離使用TLP521-X即可工作頻率不高，一般限制在10KHZ以內(nèi)A圖輸入高電平，輸出高電平，輸入低電平，輸出低電平；b圖輸入高電平，輸出低電平，輸入低電平，輸
2、出高電平圖4.2基本的光電隔離電路（1）R1可按驅(qū)動電流5～10mA,選擇驅(qū)動發(fā)光二極管的驅(qū)動器件任意，只要能保證長時間提供5~10mA電流即可（2）R2可取2.2K~10K，太小則電路功耗增大，太大則抗干擾能力減弱，且關(guān)斷時輸出端的上升速度將減慢,VCCX=+5V時，R2可取3.3KVCCIN1VCCXDOUTGNDXR1R2TLP521基本的光隔電路（一）圖4.2基本的光隔電路（a）（1）此種接法更為常用（2）VCCX=+5V時，R4去掉VCCX=+12V時，R4取6.8K(或改用ULN2004）VCCX=+24V時，R4取20K(或改用ULN2002
3、）VCCIN1VCCXULN2003R3R4TLP521基本的光隔電路（二）圖4.2基本的光隔電路（b）D1~D4用于輸入狀態(tài)的直觀顯示，R1~R4的輸入限流電阻，使用1/4瓦電阻即可。不使用D1~D4時，限流電阻取330Ω即可。輸出上拉電阻功耗較小，可以使用排阻。要求響應(yīng)速度較高時，排阻阻值應(yīng)適當(dāng)減小。圖中假設(shè)VCC和VCCX均為5V。圖4.3實(shí)用的隔離電路輸入TLP521的正常工作頻率應(yīng)限制在10kHz以下，在大于10kHz時，必須考慮負(fù)載電阻對工作頻率的影響。原則上，降低負(fù)載電阻阻值對工作頻率的提高有利，負(fù)載電阻最低可降至1kΩ。對波形要求較高的場合
4、，工作頻率應(yīng)適當(dāng)降低，并應(yīng)在輸出端加接施密特觸發(fā)器整形電路。圖4.4TLP521的負(fù)載電阻對開關(guān)時間的影響2、高頻脈沖的隔離對波形要求較高的場合，應(yīng)使用高頻特性好的光隔如4N25(300KHZ)、4N35(300KHZ)、6N136(2MHZ)4N356N136光敏二極管的開關(guān)時間通常比光敏三極管小負(fù)載電阻越小，開關(guān)時間越短，光耦的開關(guān)速度越高。最小負(fù)載電阻可以小到500Ω。帶基極引腳的光耦，其基極應(yīng)使用一電阻接到集電極，阻值以50kΩ到100kΩ為佳。如省略該電阻，則開關(guān)時間會大4~5倍，則開關(guān)頻率就降低4~5倍。不應(yīng)該省略該電阻。圖4.54N35負(fù)載電
5、阻及基極-發(fā)射極電阻對開關(guān)時間的影響影響工作頻率的因素：（1）負(fù)載電阻，越小，開關(guān)速度越快,最好不小于1000Ω（2）基極電阻，一般取50KΩ~100KΩLED+LED-NCBCEDINDOUT7406R1R1100kR3550ΩVCCVCCX4N35GNDX74LS14圖4.6可以工作到115.2波特的光隔電路（1）VCCX取5V時，負(fù)載電阻R3應(yīng)取2.2KΩ~3.3KΩ（2）74LS14用于整形，為保證輸出波形為理想的方波，防止出現(xiàn)干擾脈沖等非正常情況的發(fā)生，輸出端使用施密特觸發(fā)器對波形整形DINDOUT7406R1R32.2KΩVCCVCCX6N13
6、6GNDX74LS14圖4.7用6N136的光隔電路4.2DC-DC變換器的應(yīng)用獨(dú)立的直流電源是光電隔離電路的基本條件。DC-DC變換器通?？梢蕴峁缀涟驳綌?shù)百毫安電流的各種隔離電壓輸出從工作原理分，DC-DC變換器通常有電荷泵變壓、脈寬調(diào)制變壓、電荷泵與脈寬調(diào)制組合變壓、隔離變壓器變壓等多種。前幾種的變壓通常是全電子的，因而輸入與輸出無隔離；后者通常可提供1000V以上的電壓隔離。集成電路DC-DC變換器電荷泵變壓、脈寬調(diào)制變壓、前二者的組合變壓隔離變壓器型DC-DC變換器真正隔離1、集成電路DC-DC變換器效率高、體積小、以小電流應(yīng)用為主(互補(bǔ)電壓：電
7、路生成兩個模擬電壓，用一種互補(bǔ)方式可以改變這兩個電壓。當(dāng)直通輸出電壓上升時，互補(bǔ)的輸出電壓下降，反之亦然。兩個輸出電壓之和為恒定值：VOUT+VOUTC=VREF）（1）ICL7660Intersil公司輸出：1.5V~10V輸：互補(bǔ)電壓（通常為正電壓入、負(fù)電壓出)主要用于單電源供電的A/D轉(zhuǎn)換場合（2）MAX640/MAX848Maxim公司輸入：5V輸出：3.3V,典型應(yīng)用為給低電壓器件供電（3）MAX735輸入：4V~6.2V輸出：－5V（4）MAX737輸入：4V~8.6V輸出：－15V-15V輸出可給LCD提供負(fù)偏置電壓單電源輸出變換器（1）MA
8、X742輸入：4.2V~10V輸出：±12V，±15V,±2A（2
