光耦输入电路中的保护问题

bigbat

光耦输入电路中的保护问题 [复制链接]

 

 上图是我经常用的光耦输入电路，以前没有研究过，

问题1：电路中的R2 300欧姆的电阻有什么用。

问题2：开关闭合后单片机的输入大概是120mV的电压，感觉单片机IO阻抗如果是100K的情况会更高，这种电路需不需要改进

此帖出自模拟电子论坛

maychang

问题1：电路中的R2 300欧姆的电阻有什么用。

 

光耦中的发光二极管，其伏安特性与硅二极管相似，电流比较小的时候压降也比较小，电流增加压降增加缓慢。这样，容易受到外界干扰。并联R2后，通过R1的电流较小时，发光管根本不会导通，电流基本上都从R2流过，光耦处于 “关” 状态。通过R1电流较大时，R2上压降足以使发光管导通，光耦处于 “开” 状态。所以R2可以避免通过R1的电流较小时的误导通。

很多分立三极管的发射结也常并联一个电阻，目的相同。

maychang

『问题2：开关闭合后单片机的输入大概是120mV的电压，感觉单片机IO阻抗如果是100K的情况会更高，这种电路需不需要改进』

这种情况，单片机一般不会错误判断引脚电平。

不过，R4可以用得更小一些。R4太小会使单片机在 “关” 状态判断为引脚低电平。R4应以光耦 “关” 时单片机能够准确判断高电平为度，所以R4应大于20～30千欧。

灞波儿奔

maychang 发表于 2022-3-8 12:43 问题1：电路中的R2 300欧姆的电阻有什么用。   光耦中的发光二极管，其伏安特性与硅二极管相似 ...

既然是并联R2后，通过R1电流较大时，R2上压降足以使发光管导通，光耦处于 “开” 状态

为什么R2会是 300欧姆呢？这个怎么个计算出的

maychang

灞波儿奔 发表于 2022-3-8 14:43 既然是并联R2后，通过R1电流较大时，R2上压降足以使发光管导通，光耦处于 “开” 状态 为什 ...

电源电压12V，R1为2千欧，如果R2短路，那么流过R1电流为6mA。现在加入R2，R2和光耦中发光管电流之和将稍小于6mA。如果通过R2的电流为6mA，6mA电流在R2上压降为1.8V，远大于发光管导通电压。因此流过R1的电流大部分流入发光管，小部分流入R2。

发光管是非线性元件，准确计算不可能，但上面估算已经能够说明问题。

maychang

灞波儿奔 发表于 2022-3-8 14:43 既然是并联R2后，通过R1电流较大时，R2上压降足以使发光管导通，光耦处于 “开” 状态 为什 ...

光耦中发光管正向压降大约是1.0~1.1V，300欧就是根据此值估计的。

maychang

灞波儿奔 发表于 2022-3-8 14:43 既然是并联R2后，通过R1电流较大时，R2上压降足以使发光管导通，光耦处于 “开” 状态 为什 ...

R2通常选择数值比300欧要大一些，但不宜超过2千欧。

zhangdaoyu

我是来学习的，挺好的，之前用光耦都没有做过保护。

Gen_X

这个保护措施很多，请直接参考著名厂家的光电隔离输入保护措施，各有不同的设计思路。

因为有的保护和输入兼容性、速度之间有矛盾，怎么协调最好，可以根据需要COPY。

普拉卡图

maychang 发表于 2022-3-8 12:47 『问题2：开关闭合后单片机的输入大概是120mV的电压，感觉单片机IO阻抗如果是100K的情况会更高，这种电路需 ...

您好！这个R4取1M这么大是不是考虑到光耦接收端不导通，这条通路的静态功耗问题。

电阻大一点，电流小，功耗自然就小了？

 

普拉卡图

maychang 发表于 2022-3-8 12:47 『问题2：开关闭合后单片机的输入大概是120mV的电压，感觉单片机IO阻抗如果是100K的情况会更高，这种电路需 ...

另外还有一个问题，这个R4如果不接，光耦接收端导通同样输出低电平，接收端不导通输出高电平，逻辑也是一样的，那么这个R4的作用是什么呢？

maychang

普拉卡图 发表于 2022-3-9 14:43 您好！这个R4取1M这么大是不是考虑到光耦接收端不导通，这条通路的静态功耗问题。 电阻大一点，电流小 ...

静态功耗与R4关系不大，倒是和R5关系较大。

想要通过R4的电流很小，干脆把R4去掉(开路)即可。

10楼所画电流通道，其实电流非常小，仅不到5uA。

maychang

普拉卡图 发表于 2022-3-9 14:57 另外还有一个问题，这个R4如果不接，光耦接收端导通同样输出低电平，接收端不导通输出高电平，逻辑也是一 ...

R4可以不接(开路)。

R4作用仍然是减小外界干扰。如果负载(后级，也就是XMM1)距离光耦稍远，那么光耦 “关” 时负载那条线对地阻抗很高。有R4后稍好一些。这也是我在2楼说 “R4可以用得更小一些” 的用意。

不过，光耦通常不会距离负载太远，所以很多设计者并不使用R4。