第4章開(kāi)關(guān)量輸入輸出的隔離技術(shù)

1、TLP521-1TLP521-2TLP521-4圖圖4.1 TLP521的各種封裝及引腳排列的各種封裝及引腳排列工作頻率不高，一般限制在工作頻率不高，一般限制在10KHZ以?xún)?nèi)以?xún)?nèi)（1）R1可按驅(qū)動(dòng)電流510mA來(lái)選擇（2） R2可取2.2K10K，VCCX=+5V時(shí)，R2可取3.3K VCCIN1VCC XDOUTGNDXR1R2TLP521基本的光隔電路（一）基本的光隔電路（一）圖圖4.2 基本的光隔電路（基本的光隔電路（a）（1）（2） VCCX=+5V時(shí)，時(shí)， R4去掉去掉 VCCX=+12V時(shí)，時(shí)，R4取取6.8K(或改用或改用ULN2004） VCCX=+24V時(shí)，時(shí)，R4取取20K

2、(或改用或改用ULN2002） VCCIN1VCC XULN2003R3R4TLP521基本的光隔電路（二）基本的光隔電路（二）圖圖4.2 基本的光隔電路（基本的光隔電路（b） 對(duì)波形要求較高的場(chǎng)合，應(yīng)使用高頻特性好的光隔對(duì)波形要求較高的場(chǎng)合，應(yīng)使用高頻特性好的光隔如如4N25(300KHZ)、4N35(300KHZ)、6N136(2MHZ)光敏二極管的開(kāi)關(guān)時(shí)間光敏二極管的開(kāi)關(guān)時(shí)間通常比光敏三極管小通常比光敏三極管小影響工作頻率的因素：影響工作頻率的因素：（1）負(fù)載電阻，越小，開(kāi)關(guān)速度越快）負(fù)載電阻，越小，開(kāi)關(guān)速度越快,最好不小于最好不小于1000（2）基極電阻，一般取）基極電阻，一般取50K

3、100KLED+LED-NCBCEDINDOUT7406R1R1100kR3550VCCVCC X4N35GNDX74LS14圖圖4.6 可以工作到可以工作到115.2波特的波特的光隔電路光隔電路（1）VCCX取取5V時(shí)，負(fù)載電阻時(shí)，負(fù)載電阻R3應(yīng)取應(yīng)取2.2K3.3K（2）74LS14用于整形用于整形DINDOUT7406R1R32.2KVCCVCC X6N136GNDX74LS14圖圖4.7 用用6N136的的光隔電路光隔電路效率高、體積小、以小電流應(yīng)用為主效率高、體積小、以小電流應(yīng)用為主（1）ICL7660 輸入：輸入：1.5V10V 輸出：輸出：（2）MAX640/MAX848 輸入：

4、輸入：5V 輸出：輸出：3.3V（3）MAX735 輸入：輸入：4V6.2V 輸出：輸出：5V（4）MAX737 輸入：輸入：4V8.6V 輸出：輸出：15V單電源輸出變換器單電源輸出變換器（1）MAX742 輸入：輸入：4.2V10V 輸出：輸出：12V， 15V, 2A（2）MAX743 輸入：輸入：5V 輸出：輸出： 12V， 15V, 100mA 雙電源輸出變換器雙電源輸出變換器集成運(yùn)算放大器、集成運(yùn)算放大器、AD轉(zhuǎn)換器常用雙電源轉(zhuǎn)換器常用雙電源（1）固定電壓輸入（用于信號(hào)隔離）固定電壓輸入（用于信號(hào)隔離） 寬電壓輸入（用于未經(jīng)穩(wěn)壓的輸入電壓）寬電壓輸入（用于未經(jīng)穩(wěn)壓的輸入電壓）（2）

5、輸出電流應(yīng)按系統(tǒng)最大工作電流的）輸出電流應(yīng)按系統(tǒng)最大工作電流的1.21.5倍選取倍選?。?）盡量選用經(jīng)穩(wěn)壓的。）盡量選用經(jīng)穩(wěn)壓的。CinCoutVin+VOUTGND-VOUT100uf,25V圖圖4.11 DC-DC變換器模塊的使用電路變換器模塊的使用電路5V12V:Cin 100uf,25V24V48V:Cin 10uf,100VCinCoutVin+VOUTGND-VOUT100uf,25V濾波電容的選取濾波電容的選取MAX1480用于用于RS-485半雙工網(wǎng)絡(luò)半雙工網(wǎng)絡(luò)MAX1490用于用于RS-422全雙工網(wǎng)絡(luò)全雙工網(wǎng)絡(luò)MAX3157全雙工或半雙工，但不是真正的隔離全雙工或半雙工，但

6、不是真正的隔離典型芯片及用途典型芯片及用途圖圖4.12 RS-485/RS-422 4.12 RS-485/RS-422 隔離集成電路隔離集成電路隔離電容隔離電容應(yīng)用特點(diǎn)應(yīng)用特點(diǎn)：提供隔離提供隔離電容、隔電容、隔離電壓離電壓50V（1）AD202/2042端口，變壓器耦合端口，變壓器耦合 隔離電壓高達(dá)隔離電壓高達(dá)2000V 共模抑制比高共模抑制比高130db，信號(hào)最高頻率，信號(hào)最高頻率5KHZ 供電電壓供電電壓15V，可提供，可提供7.5V電源電源(0.4mA/2mA)（2）MAX2103端口，變壓器耦合端口，變壓器耦合 隔離電壓高達(dá)隔離電壓高達(dá)2500V 共模抑制比高共模抑制比高120db,

7、信號(hào)最高頻率可達(dá)信號(hào)最高頻率可達(dá)20KHZ 供電電壓供電電壓15V, 可提供可提供15V電源（電源（5mA）（3）ISO1001光電耦合光電耦合常見(jiàn)模塊常見(jiàn)模塊（1）AD202 :2端口，隔離電壓端口，隔離電壓2000V圖圖4.13 4.13 低成本線性隔離放大器低成本線性隔離放大器AD202AD202增益增益1：1反相輸入反相輸入同相輸入同相輸入應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例-電機(jī)的電流檢測(cè)電機(jī)的電流檢測(cè)（2）AD210:圖圖4.14 AD2104.14 AD210結(jié)構(gòu)框圖結(jié)構(gòu)框圖3端口，寬頻帶隔離放大器，頻率端口，寬頻帶隔離放大器，頻率20Hz、隔離電壓、隔離電壓2500V、輸出阻抗低、輸出阻抗低供電供

8、電15V增益增益1：1圖圖4.15 AD2104.15 AD210的基本應(yīng)用電路的基本應(yīng)用電路同相輸入同相輸入反相輸入反相輸入應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例-熱電偶測(cè)量熱電偶測(cè)量（1）輸入電流僅需）輸入電流僅需5mA（有的更低），（有的更低），OC門(mén)輸出，通門(mén)輸出，通信速率可達(dá)信速率可達(dá)10M波特以上，有極高的抗共模干擾性能和波特以上，有極高的抗共模干擾性能和極高的隔離耐壓極高的隔離耐壓（2） 有單路、雙路、四路多種封裝有單路、雙路、四路多種封裝圖圖4.17 4.17 單路封裝單路封裝圖圖4.19 4.19 雙路封裝雙路封裝特點(diǎn)及常見(jiàn)模塊特點(diǎn)及常見(jiàn)模塊適用適用于多路邏輯隔離，如于多路邏輯隔離，如并行并行A/

9、D,D/A特點(diǎn)特點(diǎn)：有極高的電流傳輸比，：有極高的電流傳輸比，達(dá)到達(dá)到1500%。發(fā)光二極管。發(fā)光二極管最小驅(qū)動(dòng)電流最小驅(qū)動(dòng)電流0.5mA，5mA時(shí)工作頻率最高時(shí)工作頻率最高圖圖4.18 4.18 6N137典型應(yīng)用典型應(yīng)用電路電路( (單路）單路）（1）輸出）輸出3.3V,+5V,TTL/CMOS兼容兼容（2）工作頻率可達(dá)）工作頻率可達(dá)100M波特波特（3）隔離電壓高達(dá)）隔離電壓高達(dá)2500V圖圖4.21 4.21 單路單路圖圖4.21 4.21 單路單路圖圖4.22 4.22 三種器件輸入三種器件輸入/ /輸出的方向輸出的方向4.4 4.4 新型的光電隔離產(chǎn)品新型的光電隔離產(chǎn)品種類(lèi)：種類(lèi)：

10、 微電流隔離器件微電流隔離器件 4mA 4mA20m20m專(zhuān)用專(zhuān)用光電隔離器件光電隔離器件 高頻高頻隔離器件隔離器件 智能功率模塊（智能功率模塊（IPM）專(zhuān)用驅(qū)動(dòng)隔離模塊）專(zhuān)用驅(qū)動(dòng)隔離模塊4.4.1 4.4.1 微電流微電流光電隔離器件光電隔離器件典型器件：典型器件： HCPL-2200/2219HCPL-2200/2219：驅(qū)動(dòng)電流：驅(qū)動(dòng)電流1.6mA1.6mA、通信速率、通信速率2.5Mb2.5MbHCPL-2300/0300HCPL-2300/0300：驅(qū)動(dòng)電流：驅(qū)動(dòng)電流0.5mA0.5mA、通信速率、通信速率8Mb 8Mb 電源電源:多數(shù)情況下多數(shù)情況下 5V供電供電直接直接相連相連H

11、CPL-2300/0300典型應(yīng)用電路典型應(yīng)用電路加速加速電容電容OC門(mén)驅(qū)動(dòng)門(mén)驅(qū)動(dòng)HCPL-2300/0300典型應(yīng)用電路典型應(yīng)用電路RS-485直接驅(qū)動(dòng)直接驅(qū)動(dòng)HCPL-2300/0300不平衡式電路不平衡式電路通信距離不宜超過(guò)通信距離不宜超過(guò) 100m波形失真波形失真：長(zhǎng)導(dǎo)線導(dǎo)致：長(zhǎng)導(dǎo)線導(dǎo)致長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)應(yīng)改用平衡式應(yīng)改用平衡式RS-485RS-485隔離接收電路隔離接收電路平衡式平衡式RS-485RS-485隔離接收電路隔離接收電路改善波形失真，信號(hào)品質(zhì)大大提高，但電路復(fù)雜改善波形失真，信號(hào)品質(zhì)大大提高，但電路復(fù)雜4.4.2 4.4.2 線接收器專(zhuān)用電路線接收器專(zhuān)用電路使用注意：勿須使用端接電阻，輸入接至使用注意：勿須使用端接電阻，輸入接至IN+IN+和和IN-IN-，輸，輸出出OCOC門(mén)應(yīng)接上拉電阻。門(mén)應(yīng)接上拉電阻。 適用：使用適用：使用RS-485RS-485驅(qū)動(dòng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)應(yīng)用驅(qū)動(dòng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)應(yīng)用HCPL2602/12HCPL2602/12驅(qū)動(dòng)實(shí)例：驅(qū)動(dòng)實(shí)例：屏