光耦合器的加速也可降低功耗
发布时间：2015-6-18 13:56
发布者：designapp
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影响标准光耦合器速度的主要因素是光电晶体管，其反应速度相对较慢。本文将在LED驱动端添加组件，以提升光耦合器的速度。 R1为原始LED电阻器，在增加额外电路之前使用。由于启动速度主要是由新加的电路决定，因此事实上R1的值可以高一些，从而有助于节省能源，并以功率较低的驱动器驱动LED。  图1：与简单地通过电阻器驱动LED相比，加速电路不仅增加了上升输入信号的传播速度，还在加速过程中降低了功耗。 开启加速设备（turn-on speed-up device）是一个射极跟随器(Emitter Follower)——NPN晶体管Q1。该射极跟随器的射极电阻分为低位值REL和高位值REH，与电容器C并联。当输入电压VIN大幅上升时，初始未充电的电容器C将暂时“短少（short）”REH。因此，流经LED的射极电流增加：  电流IE不应超过50 mA。VIN值出现阶跃时，电容器C随时间常数τ = RELC呈指数级充电。电容器C的初始值按照以下公式来计算：  其中，tr0为未充电的光耦合器输出的上升时间。 计算得出的电容值为13nF，导致输出电压VOUT超过正常值。因此，试验确定的电容器C最佳值应为1.5nF，此时输出电压VOUT仅超出正常值2%，几乎可以忽略不计。肖特基（Schottky）二极管D1和D2可协助电容器C快速放电，实现输入下降沿（input falling-edge），同时在Q1和LED的基极-射极连接处抑制反向偏压。 在Vcc= +5V，输入电压为0~+3V情况下对电路进行测试。结果为：开启延迟时间tdr = 0.5μs；完整开启时间ton = tdr + tr =2.8μs。对于无加速电路（R1 = 3.6kΩ）的光耦合器，开启延迟时间和完整开启时间分别为3.2μs和10.8μs。 由此可以得到以下结论：由于加速电路的存在，上升沿延迟时间缩短至未修改耦合器的六分之一，开启时间缩短至原有值的大约四分之一。注意：与IC1数据表上列出的5mA相比，得出这些结果的前提是把LED的正向电流降低至0.5mA。 |
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