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光耦的延迟解析

作者: 发布时间:2020/8/14 来源:elecfans 浏览量:161 相关关键词: 光耦 延迟 PTC阻值 CTR值 发光二极管

最新作的一个项目,里面有一个电机高温保护的要求,原理如下:在PTC0和COM0之间接入PTC热敏电阻,正常使用时,PTC的阻值<1K,一旦电机出现短路、堵转时,电机温度急速上升,PTC也会急速上升,PTC阻值也上升,一旦PTC阻值>3K,光耦导通,将故障信号传送给CPU。在产品进行可靠性试验时,在70℃温箱时,该电路经常误报。

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图1 :电机高温保护原理图


光耦的基础知识

上述的问题和光耦的CTR设计余量有关,我们今天学习一下光耦的两个重要参数:CTR和延迟。

1. 理解光耦

以一个简单的图(图.1)说明光耦的工作:原边输入信号 Vin,施加到原边的发光二极管和 Ri 上产生光耦的输入电流 If,If 驱动发光二极管,使得副边的光敏三极管导通,回路VCC、RL 产生 Ic,Ic 经过 R L 产生 Vout,达到传递信号的目的。原边副边直接的驱动关联是CTR(电流传输比),要满足 Ic≤If*CTR。所以,光耦最重要的参数就是CTR,CTR可以理解为增益、放大倍数等。

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光耦的延迟

上述CTR 影响到信号能不能传过去的问题,类似于直流特性。下面主要分析光耦的延时特性,即光耦能传送多快信号。涉及到两个参数:光耦导通延时tplh 和光耦关断延时tphl,以TCMT11为例:在If =2mA 时候,关断延时最大6uS,导通延时最大5uS。总的延迟=6+5=11uS,所以,该光耦不能用于大于90KHZ的开关信号。

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图:光耦延迟的定义

温度对速率的影响

上述只是常温,If =2mA 时的延迟,如下图,产品在75℃工作时,总的延迟时间约为常温的1.6倍,所以总的延时时间为:11*1.6=17.6us。

温度对光耦延迟的影响.png

图:温度对光耦延迟的影响


IF电流对延迟的影响如下图,我们工作的电流在2mA左右,所以无影响,如果计算的IF>6mA,则需要按照下图进行降额。

图:IF对光耦延迟的影响.png

图:IF对光耦延迟的影响


IC电流对延迟的影响如下图,我们IC电流设置为0.6mA左右,所以按照最大延迟计算。

图:Ic对光耦延迟的影响.png

图:Ic对光耦延迟的影响

综上所述,考虑到温度、IF、IC等对延迟的影响,并且加上器件的降额30%。总的延时为11us*(1.6+0.3)=18.7us,换算成频率为<53KHZ。

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