光耦合器电路有许多不同的应用,因此有许多不同的设计要求,但是光耦合器的基本设计(例如在两个电路之间提供隔离)仅涉及为图2所示的两个电阻R1和R2选择合适的电阻值。
在此示例中,显示了一个PC817光耦合器,该光耦合器通过7414施密特逆变器门使用HCT逻辑隔离电路。输出端的施密特逆变器具有多种功能。它可以确保输出符合HCT电压和电流规格,还可以为输出提供非常快速的上升和下降时间,并可以校正由以共发射极模式工作的光电晶体管引起的信号反相。每个逻辑系列(例如LSTTL或CMOS类型)可能具有不同的逻辑电压电平以及不同的输入和输出电流要求,并且光耦合器可以提供一种方便的方式来连接具有不同逻辑电平的两个电路。必需确保R1从输入电路产生适当的电流水平,以正确驱动光耦合器的LED侧,并且确保R2创建适当的电压和电流水平,以通过逆变器为输出电路供电。
设计光耦合器接口
光耦合器接口的主要目的是将输入电路与输出电路完全隔离,这通常意味着将有两个完全独立的电源,一个用于输入电路,一个用于输出。在这个简单的示例中,输入和输出电源的电压和电流能力很可能相同,因此该接口仅提供隔离,而电压或电流水平没有任何大的变化。
在为R1选择合适的值时,将限流电阻的值设置为通过光耦合器中的红外LED产生正确的正向电流(IF)。R2是光电晶体管的负载电阻,两个电阻的值取决于许多因素。
电路每半部分中的电流通过电流传输比或CTR链接,这就是输出电流与输入电流(IC/IF)的比率,通常以百分比表示。每种光耦合器类型都有一系列CTR值,这些值在制造商的数据表中列出。CTR的值还取决于许多因素,首先是光耦合器的类型,简单类型的CTR值可能在20%至100%之间,而特殊类型(例如使用达林顿晶体管配置的类型)它们的输出光电晶体管的CTR值可能为数百%。此外,任何特定设备的点击率都可能与该设备的典型值相差很大,最高可达+/-30%。对于不同的输出光电晶体管集电极电压(VC)和不同的环境温度(TA),制造商通常会引用一系列的CTR值。随着LED的效率随着时间的流逝而降低(工作1000秒钟以上),CTR也会随着光耦合器的寿命而变化。小时)。由于可以预期光耦合器的CTR会随着时间的推移而降低,因此通常的做法是为IF选择一个略低于最大值的值,以便在电路的预期使用寿命内仍能达到预期的性能。
尽管此示例描述了连接两个HCT逻辑电路的简单接口的设计,但此处实现的结果与任何其他光耦合器所需的结果之间的区别在于,仅使用适合于其他电压和电流以及其他光耦合器的数据就可以进行类似的计算。