Что такое оптрон в блоке питания, как он выглядит

Обновлено: 24.11.2024

Существует множество различных применений цепей оптопары, поэтому существует множество различных требований к конструкции, но базовая конструкция оптопары, обеспечивающая изоляцию, например, между двумя цепями, просто включает в себя выбор соответствующих номиналов резисторов для двух резисторов R1 и R2. показано на рис. 5.2.1.

В этом примере показана оптопара PC817, которая изолирует цепь с помощью логики HCT через вентиль инвертора Шмитта 7414. Инвертор Шмитта на выходе выполняет несколько функций; он обеспечивает соответствие выходного напряжения спецификациям HCT по току и напряжению, а также обеспечивает очень быстрое время нарастания и спада для выходного сигнала и корректирует инверсию сигнала, вызванную работой фототранзистора в режиме с общим эмиттером. Каждое семейство логики (например, типы LSTTL или CMOS) может иметь разные уровни логического напряжения и разные требования к входному и выходному току, а оптопары могут обеспечить удобный способ сопряжения двух схем с разными логическими уровнями. Что необходимо, так это убедиться, что R1 создает соответствующий уровень тока от входной цепи для правильного управления светодиодной стороной оптопары, и что R2 создает соответствующие уровни напряжения и тока для питания выходной цепи через инвертор.

Рис. 5.2.1 Простой интерфейс оптопары для HCT

Проектирование интерфейсов оптопары

Основная цель интерфейса оптопары — полностью изолировать входную цепь от выходной, что обычно означает наличие двух полностью отдельных источников питания: одного для входной цепи и одного для выхода. В этом простом примере входные и выходные источники питания, скорее всего, будут одинаковыми по напряжению и току, поэтому интерфейс просто обеспечивает изоляцию без каких-либо значительных изменений уровней напряжения или тока.

При выборе подходящих значений для R1 значение для токоограничивающего резистора устанавливается таким образом, чтобы обеспечить правильный прямой ток (IF) через инфракрасный светодиод в оптопаре. R2 — это нагрузочный резистор для фототранзистора, и значения обоих резисторов будут зависеть от ряда факторов.

Текущий коэффициент передачи

Ток в каждой половине цепи связан коэффициентом передачи тока или CTR, который представляет собой просто отношение выходного тока к входному току (IC/IF< /sub>) обычно выражается в процентах. Каждый тип оптопары будет иметь диапазон значений CTR, указанный в паспорте производителя. Значение CTR также зависит от ряда факторов, в первую очередь от типа оптопары, простые типы могут иметь значение CTR от 20% до 100%, в то время как специальные типы, такие как те, которые используют конфигурацию транзистора Дарлингтона для их выходной фототранзистор может иметь значения CTR в несколько сотен процентов. Также CTR любого конкретного устройства может значительно отличаться от типичного значения этого устройства на +/- 30%. Производители обычно указывают диапазон значений CTR для различных выходных напряжений коллектора фототранзистора (VC) и различных температур окружающей среды (TA). CTR также зависит от возраста оптопары, так как эффективность светодиодов снижается с возрастом (более 1000 часов работы). Поскольку можно ожидать, что CTR оптопары со временем уменьшится, общепринятой практикой является выбор значения IF несколько ниже максимального, чтобы предполагаемая производительность по-прежнему могла быть достигнута по сравнению с предполагаемой. срок службы цепи.

Хотя в этом примере описывается конструкция простого интерфейса, связывающего две логические схемы HCT, разница между результатами, полученными здесь, и результатами, необходимыми для любой другой оптронной пары, заключается в том, что аналогичные расчеты могут быть выполнены только с использованием данных, соответствующих другим напряжениям и токам и другие оптопары.

Расчет номиналов резисторов оптопары

Рис. 5.2.2 CTR и прямой ток для PC817

Начало процесса проектирования заключается в определении входных и выходных условий, с которыми должна быть связана оптопара. Типичные оптопары могут обрабатывать входные и выходные токи от нескольких микроампер до десятков миллиампер. На рынке представлено множество оптронов, и чтобы найти наиболее подходящий для конкретной цели, следует изучить каталоги поставщиков и спецификации производителей.

Однако в этом случае популярная оптопара PC817 от Sharp будет использовать напряжения и токи, доступные в логике HCT. Предполагая, что один выход HCT питает только эту оптопару, можно предположить, что напряжение логической единицы составляет около 4,9 В.

Выходной ток, доступный от затвора HCT для управления входом оптопары, ограничен 4 мА, что довольно мало для управления оптопарой. Затем PC817 должен быть способен выдавать необходимый выходной сигнал при таком малом входном токе.

График на рис. 5.2.2 показано, CTR для PC817 с прямым (входным) током IF 4 мА будет примерно от 80 до 150 %, допуская ±30 % для всех переменных, упомянутых выше). В идеале оптопара в этом случае должна вести себя так, как будто она невидима, то есть вентиль HCT, подключенный к выходу оптрона, должен видеть доступный ток до 4 мА, как если бы он был подключен к выходу другого вентиля HCT. Следовательно, выходной ток PC817 в идеале также должен составлять около 4 мА, а прямой ток (IF) управляет входным светодиодом при 4 мА (при 100% CTR).

Найдя приблизительную цифру для CTR, из которой следует, что входные и выходные условия должны быть одинаковыми, при 4 мА, следующая задача — рассчитать значения R1 и R2.

Используя данные в таблице 5.2.1 и предполагая минимальное входное напряжение от 4,9 до 5 В на выходе затвора HCT, можно рассчитать подходящее значение сопротивления для R1 на рис. 5.2.3.

Рис. 5.2.3 Оптопара HCT-HCT

Прямое напряжение на инфракрасном светодиоде при прямом токе всего 4 мА должно составлять около 1,2 В

5 В – 1,2 В = 3,8 В будет вырабатываться на резисторе R1

Поэтому R1 = 3,8 В÷4 мА = 950 Ом

Использование следующего более высокого предпочтительного значения резистора R1 = 1 кОм

График зависимости CTR от IF на рис. 5.2.2 показывает, что в идеале CTR для PC817 должен составлять около 115 % при прямом токе 4 мА, что предполагает, что оптический выход ток должен быть около 4 мА x 115% = 4,6 мА

Чтобы насытить фототранзистор и получить логический 0 (менее 0,2 В) на выходе, резистор R2 должен развивать напряжение от 4,9 до 5 В при пропускании тока 4,6 мА (при условии, что значение CTR равно 115 %).

Поэтому R2 должен быть не менее 5 В÷4,6 мА = 1087 Ом или R2 = 1,2 кОм (следующее предпочтительное значение).

Рис. 5.2.4a Выход с R2 = 1,2 кОм

Если используется значение выше 1,2 кОм, увеличение этого значения на несколько кОм может обеспечить максимальное размах напряжения на выходе, однако увеличение этого значения снижает скорость, с которой оптопара может реагировать на быстрые изменения напряжения. из-за сочетания нагрузки с высоким сопротивлением и высокой емкости перехода фототранзистора, что приводит к округлению формы выходного сигнала, как видно из сравнения форм сигналов на рис. 5.2.4 а и б.

Оба показанных сигнала были получены с одним и тем же входом, прямоугольным сигналом с частотой 2 кГц, но с двумя разными значениями R2, 1,2 кОм на рис. 5.2.4a и 10 кОм на рис. 5.2.4b.< /p>

Влияние округления на время нарастания импульсов хорошо видно на рис. 5.2.4b. Также на более высоких частотах заметно снижается амплитуда выходного сигнала. Поэтому для лучшей производительности значение R2 должно быть как можно меньше, но выше 1 кОм.

Рис. 5.2.4b Выход с R2 = 10 кОм

Работа схемы оптопары, показывающая результат использования расчетных значений, показана на рис. 5.2.4. Обратите также внимание на эффект использования инвертора Шмитта 74HCT14 на выходе; исключается любое округление прямоугольных импульсов, и хотя выходное напряжение оптопары падает только до 0,18 В, когда фототранзистор насыщается, выходное напряжение вентиля Шмитта фактически изменяется между +5 В и 0 В.

Добавление инвертора Шмитта также повторно инвертирует выходной сигнал, который был инвертированной версией входного сигнала на коллекторе фототранзистора.

Конечно, у оптопары есть более полезные применения, чем просто изоляция одной логической ИС от другой. Распространенной проблемой является управление нагрузкой с выходного порта компьютера. Компьютеры дороги и легко выходят из строя из-за ошибок, допущенных при подключении их к внешним схемам. Проблема уменьшается, если внешняя цепь полностью изолирована от компьютера, а оптопара, такая как PC817, является дешевым и эффективным (при условии отсутствия серьезных ошибок пользователя) решением.

Рис. 5.2.5 Цепь привода двигателя PC817

Схема привода двигателя PC817

Рис. 5.2.6 иллюстрирует типичный пример, когда требуется управлять двигателем постоянного тока 12 В, требующим тока 40 мА от логической схемы (или типичного компьютерного порта), который может поддерживать ток всего в несколько мА при напряжении 5 В или меньше.

Поскольку ток, доступный от типичных портов ввода/вывода компьютера, может составлять всего несколько мкА, поскольку линии компьютерного порта обычно предназначены для управления некоторым типом логического ввода, вход в эту схему привода двигателя осуществляется через вентиль инвертора Шмитта HCT. , для которого требуется только входной ток 1 мкА, а двигатель 12 В 40 мА управляется транзистором 2N3904. Инфракрасный светодиод оптопары управляется током около 4 мА через резистор 1 кОм с выхода IC1. Поскольку CTR PC817 составляет около 115%, фототранзистор может подавать около 9 мА, так как питание на выходе фототранзистора теперь берется от 12-вольтового источника питания двигателя. Это больше, чем минимум 5 мА, необходимый для насыщения 2N3904.Важно, чтобы транзистор был полностью насыщен, чтобы свести рассеиваемую мощность в 2N3904 к минимуму, поэтому, хотя ток транзистора (ICE) составляет 40 мА, на входе будет только около 0,3 В. насыщенный транзистор, поэтому рассеиваемая мощность на транзисторе будет 0,3 В x 40 мА = 12 мВт, а максимальное рассеивание для 2N3904 составляет 1,5 Вт. Хотя этот базовый интерфейс позволяет только включать и выключать двигатель, его можно легко адаптировать, изменив IC1, включив в него управление скоростью с широтно-импульсной модуляцией либо с компьютера, либо с помощью аппаратного обеспечения, как описано в модуле генераторов 4.6.

Этот простой интерфейс имеет еще одну функцию безопасности. диод D1, подключенный к двигателю, эффективно предотвратит любые неприятные всплески обратной ЭДС, создаваемые индуктивной нагрузкой (двигателем), которые могут повредить интерфейс.

Необходимо защитить чувствительные низковольтные компоненты и изолировать цепи на печатной плате? Оптопара может сделать эту работу. Да будет свет! Это устройство позволяет передавать электрический сигнал между двумя изолированными цепями с двумя частями: светодиодом, излучающим инфракрасный свет, и светочувствительным устройством, обнаруживающим свет от светодиода. Обе эти части содержатся в традиционном черном ящике с парой контактов для подключения. На первый взгляд, оптопару легко спутать с интегральной схемой (ИС).

Эта симисторная оптопара выглядит как интегральная схема. (Источник изображения)

Как это работает

Сначала на оптопару подается ток, который заставляет инфракрасный светодиод излучать свет, пропорциональный силе тока. Когда свет попадает на светочувствительное устройство, оно включается и начинает проводить ток, как любой обычный транзистор.

Светочувствительное устройство обычно не подключено по умолчанию, чтобы обеспечить максимальную чувствительность к инфракрасному свету. Его также можно подключить к земле с помощью внешнего резистора для более высокой степени контроля над чувствительностью переключения.

Оптопара эффективно изолирует выходную и входную цепи. (Источник изображения)

Это устройство в основном работает как переключатель, соединяя две изолированные цепи на вашей печатной плате. Когда ток перестает течь через светодиод, светочувствительное устройство также перестает проводить ток и выключается. Все это переключение происходит через пустоту из стекла, пластика или воздуха без каких-либо электрических частей между светодиодом или светочувствительным устройством. Все дело в свете.

Преимущества и типы

Если вы разрабатываете электронное устройство, которое будет восприимчиво к скачкам напряжения, ударам молнии, скачкам напряжения и т. д., вам потребуется способ защиты низковольтных устройств. При правильном использовании оптопара может эффективно:

  • Удаление электрических помех из сигналов.
  • Изолируйте низковольтные устройства от высоковольтных цепей.
  • Позволяют использовать небольшие цифровые сигналы для управления большими переменными напряжениями.

Оптопары бывают четырех конфигураций. Каждая конфигурация использует один и тот же инфракрасный светодиод с другим светочувствительным устройством. К ним относятся:

Photo-Transistor и Photo-Darlington , которые обычно используются в цепях постоянного тока, а также Photo-SCR и Photo-TRIAC, которые используются для управления цепями переменного тока.

Четыре типа оптронов. (Источник изображения)

Если вы готовы к приключениям, вы даже можете сделать самодельную оптопару из запасных частей . Просто объедините светодиод и фототранзистор внутри отражающей пластиковой трубки.

Самодельная оптопара всего из трех простых деталей. (Источник изображения)

Типичные приложения

Оптопары можно использовать как переключающие устройства сами по себе, так и с другими электронными устройствами для обеспечения изоляции между низковольтными и высоковольтными цепями. Обычно эти устройства используются для:

  • Микропроцессорное переключение ввода/вывода
  • Управление питанием постоянного и переменного тока
  • Защита оборудования связи
  • Регулировка электропитания

В этих приложениях вы столкнетесь с различными конфигурациями. Вот некоторые примеры:

Оптотранзисторный переключатель постоянного тока

Эта конфигурация будет обнаруживать сигналы постоянного тока, а также позволяет управлять оборудованием с питанием от переменного тока. MOC3020 идеально подходит для управления сетевым подключением или подачи стробирующего импульса на другой фото-триак с токоограничивающим резистором.

Симисторная оптопара

Эта конфигурация позволит вам управлять нагрузками с питанием от переменного тока, такими как двигатели и лампы. Он также способен работать в обеих половинах цикла переменного тока с обнаружением пересечения нуля. Это позволяет нагрузке получать полную мощность без значительных скачков тока при переключении индуктивных нагрузок.

Руководство по компоновке печатной платы

Прежде чем добавить оптопару в топологию печатной платы, примите во внимание следующие три рекомендации:

  • Держите соединения заземления оптопары раздельными.

Стандартная оптопара включает в себя два контакта заземления: один для светодиода, а другой для фоточувствительного устройства. Соединение обоих этих заземлений вместе откроет вашу чувствительную схему для любого шума от внешнего заземления. Чтобы избежать этого, всегда создавайте две точки подключения: одну для внешних заземляющих контактов, а другую для входных заземляющих проводов.

  • Выберите правильное значение токоограничивающего резистора.

Выбор токоограничивающего резистора, работающего при минимальном значении оптрона, приведет к нестабильному поведению. Также можно выбрать резистор, обеспечивающий слишком большой ток, который приведет к срабатыванию светодиода. При выборе значения для вашего резистора обязательно найдите значение минимального прямого тока из диаграммы коэффициента передачи тока в техническом описании вашей оптопары. У Vishay есть отличное руководство о том, как читать техническое описание оптопары, здесь .

  • Знайте, какой тип оптопары вам нужен

Не все оптопары созданы одинаковыми, и вам необходимо выбрать правильный тип для вашего приложения. Например, Opto-Triac используется, если вам нужно управлять нагрузкой переменного тока. Опто-Дарлингтоны предназначены только для небольших входных токов. Если все, что вам нужно, это стандартная изоляция входа, то обычная оптопара PC817 справится с этой задачей. Эту статью от Nuts and Volts определенно стоит прочитать, чтобы понять типы и различия оптронов.

Библиотеки оптронов в EAGLE

Управляемые онлайн-библиотеки Autodesk EAGLE включают целую категорию оптопар для использования в вашем следующем проекте. Это лучше, чем создавать свои собственные пакеты и символы с нуля! Чтобы использовать эту библиотеку, убедитесь, что файл optocoupler.lbr активирован в панели управления Autodesk EAGLE, как показано ниже. Если да, то у вас будет доступ ко всем этим устройствам при следующем добавлении компонента.

Готовы приступить к изоляции цепей и защите низковольтных устройств? Загрузите бесплатно Autodesk EAGLE сегодня, чтобы начать использовать прилагаемые библиотеки оптронов!

Оптопара (также называемая оптоизолятором) — это полупроводниковое устройство, позволяющее передавать электрический сигнал между двумя изолированными цепями. В оптроне используются две части: светодиод, излучающий инфракрасный свет, и светочувствительное устройство, улавливающее свет от светодиода. Обе части заключены в черный ящик с контактами для подключения. Входная цепь принимает входящий сигнал, независимо от того, является ли он переменным или постоянным, и использует этот сигнал для включения светодиода.

Фотодатчик — это выходная цепь, которая улавливает свет. В зависимости от типа выходной цепи выходной сигнал будет переменного или постоянного тока. Ток сначала подается на оптопару, заставляя светодиод излучать инфракрасный свет, пропорциональный току, проходящему через устройство. Когда свет попадает на фотодатчик, по нему проходит ток, и он включается. Когда ток, протекающий через светодиод, прерывается, ИК-луч отключается, в результате чего фотодатчик перестает проводить ток.

Существует четыре конфигурации оптронов, разница заключается в используемом светочувствительном устройстве. Фототранзистор и фото-Дарлингтон обычно используются в цепях постоянного тока, а фото-тиристор и фото-триак используются для управления цепями переменного тока. В фототранзисторной оптроне транзистор может быть PNP или NPN. Транзистор Дарлингтона представляет собой пару из двух транзисторов, где один транзистор управляет базой другого транзистора. Транзистор Дарлингтона обеспечивает высокий коэффициент усиления.

Термины «оптопара» и «оптоизолятор» часто используются взаимозаменяемо, но между ними есть небольшая разница. Отличительным фактором является ожидаемая разница напряжений между входом и выходом.Оптопара используется для передачи аналоговой или цифровой информации между цепями с сохранением гальванической развязки при напряжении до 5000 вольт. Оптоизолятор используется для передачи аналоговой или цифровой информации между цепями, где разность потенциалов превышает 5000 вольт.

Что такое оптрон и как он работает?

Если вы когда-нибудь разбирали любое зарядное устройство для телефона или импульсный источник питания, вы обнаружите крошечные черные корпуса интегральных схем с необычным количеством контактов, в основном четыре или шесть, как для поверхностного монтажа, так и для сквозных отверстий. Что еще более необычно, так это то, что эти части обычно находятся над изоляционными прорезями и промежутками, что делает их назначение более загадочным.

Эти компоненты называются оптопарами, или оптоизоляторами, или просто опто, и они выполняют важнейшую функцию передачи сигналов между изолированными секциями схемы. Они используют свет для передачи сигналов между цепями.

Что такое оптрон и как он работает

Как мы уже узнали о транзисторах, идеальный транзистор не пропускает через себя ток, если базовый вывод не срабатывает. Но если вам удастся осторожно снять конденсатор с обычного дискретного транзистора и подать напряжение на выводы коллектора и эмиттера, вы заметите, что небольшой ток все еще течет! Это происходит из-за того, что свет падает на основание открытого кристалла транзистора.

Это означает, что фотоны света способны выбивать дырки и электроны из легированного полупроводникового материала. Это приводит к некоторым очень интересным возможностям, первой из которых является фототранзистор, в основном транзистор с двумя выводами без базы. Они очень похожи на диоды и поставляются в прозрачных упаковках. Здесь свет действует как базовый ток. Фотодиоды работают очень похожим образом; они меняют свое «сопротивление» в зависимости от количества падающего на них света.

Фотодиоды и транзисторы используются в таких устройствах, как датчики приближения, которые обнаруживают небольшие изменения напряжения или тока на этих устройствах в зависимости от количества падающего на них света.

Если мы можем поместить светодиод и фототранзистор в закрытую трубку, свет, исходящий от светодиода (конечно, при условии, что он правильно управляется), освещает «основание» фототранзистора и делает его проводящим. Это оставляет нам устройство, которое может управлять переключающим элементом без какого-либо физического контакта! Такое устройство уже существует, и, как вы догадались, это оптопара!

Входы и выходы оптопары

Оптопары бывают разных форм, размеров и скоростей (об этом будет рассказано позже), но большинство из них имеют одни и те же основные характеристики — диодный вход и выход переключающего элемента.

Диод очень похож на любой другой светодиод, за исключением того факта, что вы не можете видеть свет (во-первых, потому что он находится в герметичном пластиковом корпусе, а во-вторых, потому что он в основном инфракрасный). Для его питания требуются те же токи и напряжения, что и для обычных светодиодов, а именно несколько вольт и несколько десятков миллиампер.

Приведенная ниже анимация поможет вам понять принцип работы. Используемая здесь оптопара представляет собой фототранзистор MCT2E IC. Как видите, логический вход светодиода управляет выходом транзистора. В этой ИС выходная сторона состоит из транзистора, но так должно быть во всех случаях.

Выход фототранзистора немного интереснее, потому что обычно он состоит из транзистора типа NPN, как показано выше, но иногда это также может быть SCR или TRIAC, а иногда даже полностью совместимый с логикой выход!< /p>

Одна важная вещь, которую следует помнить, это то, что, поскольку база в основном управляется светом, «ток базы» очень и очень мал — вы не можете ожидать полного насыщения от этих типов транзисторов, а поскольку ток базы настолько маленький, время нарастания и спада часто патетически медленное, как я понял на собственном горьком опыте. Конечно, опто логические выходы (и соответствующие скорости) доступны, но требуют отдельного источника питания для выходной стороны.

Прелесть оптовхода в том, что, поскольку он полностью гальванически развязан со стороны входа, он может плавать при любом напряжении, или, другими словами, он действует как плавающий «переключатель», хотя и не очень хороший. .

Например, вы можете поместить транзисторный выход на низкий уровень и добавить подтягивание к коллектору, поэтому, когда диод горит, транзистор проводит и подтягивает коллектор к низкому уровню. Вы также можете разместить транзистор на стороне высокого уровня с резистором между эмиттером и выходной землей, поэтому, когда вход становится высоким, выход на эмиттере тоже высокий.

Но имейте в виду, что из-за ограниченного базового привода большинство обычных оптосистем имеют высокое напряжение насыщения, иногда порядка 1 Вольта!

Из-за низкой скорости обычные оптопары используются как часть контуров обратной связи по питанию с дополнительным преимуществом полной изоляции.

Как вы уже догадались, оптос не может делать то, что могут трансформаторы — подавать питание. Хотя трансформатор может питать изолированные схемы, современные технологии не позволяют эффективно передавать энергию через свет.

Оптосхемы делают то, чего не могут трансформаторы — очень эффективно и очень быстро передают сигналы между цепями без необходимости использования отдельных драйверов. Мы можем подключить вход оптического преобразователя напрямую к выводу микроконтроллера, но мы не сможем сделать то же самое для преобразователя сигналов!

Практические советы по оптопаре

Для всех «медленных» целей, т. е. сигналов порядка нескольких килогерц, я рекомендую использовать PC817, очень распространенный одиночный оптрон, который поставляется в корпусе DIP4 или SMD. Подайте на вход не менее 5 мА.

Для более высоких скоростей я рекомендую TLP117, который имеет инвертированный логический выход, но требует питания 5 В на выходе. Я получил 10-микросекундные импульсы от этого, что должно сказать вам кое-что о его скорости!

Каким бы незначительным ни казалось чтение всего описания, лучше сделать это на самом деле.

Другие устройства с оптической связью

Основываясь на той же технологии, мы нашли ряд полезных устройств — оптотиристоры и оптосимисторы. Оптотриаки более известны как твердотельные реле или SSL. В основном они действуют как обычные реле, но используют свет для срабатывания симистора горячей стороны, который потребляет намного меньше тока, чем катушка реле.

Одним из недостатков является то, что полупроводниковые устройства, как правило, выходят из строя при коротком замыкании, а электромеханические реле не размыкаются. Об этом следует помнить при работе с критически важными приложениями.

С другой стороны, оптотиристоры обычно используются для запуска тиристоров большей мощности из изолированного сигнала.

Часто в платах MCU вижу оптопары даже при одинаковом питании с обеих сторон. Пример:

Здесь +3V3 и +12V имеют одинаковую GND, поэтому гальваническая развязка между MCU и внешним миром отсутствует.

Я полагаю, что использование оптопары более надежно, чем прямое подключение провода к MCU, но мне интересно, есть ли веская причина для этого вместо использования, скажем, BJT или линейного драйвера.

\$\begingroup\$ Это просто выглядит как плохой способ использования фототранзистора вместо старого доброго биполярного транзистора. Предполагать, что спецификация была слишком дешевой или что-то в этом роде. \$\конечная группа\$

\$\begingroup\$ "Часто я вижу в платах MCU", и я не думаю, что никогда не видел этого. Вы должны привести реальные примеры (не один, так как вы часто это видели), может быть, вы ошибаетесь. \$\конечная группа\$

\$\begingroup\$ Несомненно, главное здесь – изолировать шину +ve, так как они имеют существенно разные напряжения? \$\конечная группа\$

6 ответов 6

Нет, нет веской причины использовать дорогую и большую оптопару, если вы делите землю. Основным преимуществом оптопары является изоляция. Обычно это похоже используется для заимствования карго-культа из дешевых комплектов расширения для отладочных плат. Вы можете защитить вывод с помощью более дешевых дискретных компонентов или нескольких «дискретных компонентов», объединенных в небольшой корпус.

\$\begingroup\$ Оптопары в настоящее время довольно дешевы, менее 2 центов за штуку в средних количествах, что сравнимо с дискретными транзисторами. Так что назвать их «дорогими» — преувеличение. \$\конечная группа\$

\$\begingroup\$ @jpa Самое дешевое, что я вижу на Digikey, это 6 центов в количестве 4000 штук. Предвзятый BJT, \$\endgroup\$

В этом случае, возможно, нет никаких преимуществ, за исключением, возможно, лучшей защиты от переходных процессов, вступающих в стадию вождения. В 99 % случаев оптотранзистор используется при наличии другого опорного заземления, а не другого источника питания: если заземление одинаковое, транзистор может с пользой выполнять преобразование без особых проблем.

В вашем примере обозначение длинный провод указывает на то, что могут быть ESD, EFT и другие вещи, поэтому в этом случае опто помогает защитить MCU. Можно возразить, что если заземление такое же, может быть дискретная схема защиты может быть дешевле. Мы говорим о центах здесь. Если скорость не имеет значения, оптика просто более надежна.

Обычно для этого нет веской причины. Но, не видя маршрутизации печатной платы, может быть несколько преимуществ в том, что путь тока заземления MCU отделен от пути тока внешнего мира.

Иногда причина может заключаться просто в том, что в какой-то исторический момент кто-то создал изолированную схему, а затем ее скопировали и модифицировали, чтобы она стала неизолированной, но все же оптоизолятор остался в схеме, потому что он затем не требует дальнейших изменений.

Конечно, это выглядит круто только потому, что в нем есть загадочный оптоизолятор, поэтому люди думают, что он лучше и обеспечивает большую изоляцию.

И если подумать, то он немного более надежен, так как если произойдет какое-то событие, которое приведет к катастрофическому повреждению либо светодиода, либо транзистора, есть шанс, что другая половина чипа выживет и остановит распространение повреждения.< /p>

\$\begingroup\$ Катастрофическое событие на входе оптопары может привести к тому, что он фактически выйдет из строя навсегда, но повреждение, как правило, ограничивается самим светодиодом, а сообщаемое состояние в случае отказа будет предсказуемым ( сообщение об отсутствии тока светодиода). Независимо от того, полезны ли эти преимущества во всех местах, где люди используют опто, есть такие, где они могут принести пользу, даже если заземление связано. \$\конечная группа\$

В подходе, который вы описали, вы правы, дизайн не использует должным образом преимущества электрической изоляции. Тот факт, что к внешнему переключателю подключен длинный провод, создает риск электрических помех/переходов напряжения на входящем сигнале. Светодиод оптопары может обеспечить некоторые ограниченные преимущества в предотвращении передачи таких переходных напряжений на GPIO микроконтроллера, но в целом эффекты сильных переходных процессов обычно передаются на цепь заземления и, вероятно, в любом случае влияют на микроконтроллер.

При этом такой подход действительно защищает микроконтроллер от переходных процессов низкого напряжения (скажем, ~50 В), которые могут привести к перегоранию транзистора, но светодиод оптопары, возможно, сможет его выдержать.

Читайте также: