在高速數據傳送中,設計人員選擇高速率的光電耦合器時,對于大多數應用,只需要合理應用廠商設計的數據傳輸速率(DTR),一般都可以正常通過設計論證。
相較于高速率(數百kbps以上)的信號傳送,數kHz或幾十kHz帶寬的PWM信號,較為常見。例如,在PWM燈光光、直流電機轉速、溫濕度等調節電路中。針對部分RS485,RS232等接口信號,不僅需要準確傳送高低電平bit,還需要適配不同的電源系統的電平兼容;下圖一、是關于UART信號典型應用,這些輸送的驅動信號頻率,大部分集中于此較低的頻率范圍。此時采用高速率的驅動器,不是最佳性價比的選擇。常見的設計是用一般晶體管光耦實現,利用其開關特性,傳輸PWM信號或較低速率的通信數據。

圖一、9600bd串口隔離電平轉換參考電路。
那么,一般光耦的帶寬是多少呢?我們以市場上最常見的KL817光耦為例,其規格書標稱的截止頻率fc=80kHz;照此推算,較低誤碼或丟碼率時,有效帶寬估計在40kHz左右,依電路參數設計不同。

一般光耦類型主要是晶體光光耦,主要型號有KL817,KL357,KL3H7,KL1018,KL1019,KL118,KL851,KL4N25,KL4N35,KL2501,KLCNY17等,這些系列的產品,通常會根據設計的CTR、IF、IC等參數以及PCB布局尺寸,隔離安全電壓要求不同而進行選擇。

圖二、測試電路原理
圖二是一個同相輸出的測試電路,為方便測試,輸入與輸出端未做隔離,采用同一個電源供電。
從以上原理圖可以看出,一般的晶體管光耦合器應用,類似于三極管(BJT)的特性,可以通過查看產品規格書可以獲得其傳輸特性。我們主要探討的是其開關特性,因此,電路將設置成輸出端處于飽和導通與截止兩種狀態。tr、tf都需要盡量的避免被增加,也可以采用一些加速電路進行處理,但這里主要測試光耦本身的特性,不增加其它的電路設計。
在下一期中,我們再詳細探討一般晶體管光耦合器在不同頻率下的開關特性。
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