光耦合技术的挑战.doc

HYPERLINK"http://forum.eet-cn.com/editor-recommend!viewAllRecommends.jspa"\o"编辑推荐博文"光耦合技术的挑战
亲爱的FAE博士，你总是没完没了地自诩自己有多聪明……也许你喜欢来点挑战，那我就先给你一个答案，但是你得找出对应的问题。答案是：一个1150欧姆的电阻。现在你感觉不妙了吧。自作聪明的博士先生？
-上海的派对狂
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虽然我在这一方面的知识算不上是博大精深，我敢说你的问题是跟在高成本效益的低性能光耦合器电路中选择正确的上拉电阻有关……这个光耦合器就是采用半间距微型扁平封装的HMHA281器件。虽然这是一个很简单的电路，但要设计一个可靠稳健的检测电路，仍然有一些事项需要考虑。
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首先，我们需要为发射器电路选择一个限流电阻。在12Vin、LED上正向电压降为1.3V、合理电流为8mA的情况下，让我们看看应该选用何种阻值的电阻……

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最接近的标准值是1.33k，那我们就用这个。

我们在次级端使用一个标准CMOS逻辑门(具有滞环功能)作为检测器。问题是，当光耦合器导通时，我们需要提供多大的电压才可确保门电路输入能够检测到逻辑0？让我们查阅一下NC7SZ14的数据表。为了在宽工作温度范围被确认为逻辑0，输入电压必须小于1.30V。

在检测器晶体管导通时，如何保证电压不大于1.30V呢？由于该器件是在开关模式下工作，我们必须能够知道饱和的检测器晶体管的最小电流传输比(CTR)。这个数值可没法直接从数据表里找到，但我们可以通过HMHA281数据表提供的VCE(SAT)传输特性推导出来。若IF为8mA，则IC为2.4mA，那么可求得CTR为2.4/8或30%。这只是室温下的典型最小值，在实际情形中，这需要根据具体温度做适当的降低。通过研究图4的HMHA281数据表，我们知道，在55°C时便需要把CTR降低到大约80%，这样得到的最小CTR约为24%。

聪明且经验丰富的工程师都知道，即使是精心维护的光耦合器，其CTR每年也会下降1%左右。如果我们希望这个设计工作10年，我们就应该再把CTR降低10%……即21.6%。

所谓精心维护，是指光耦合器没有暴露在环境高温下，没有大的发射器/检测器电流或处于极端热循环中。在更恶劣的环境与过激使用方式下，预计CTR每年下降近2%。

若发射电流为8mA，则输出光耦合器的最小电流为：
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那么，我们需要选择多大的上拉电阻值才能确保流经电流为1.73mA时逆变器输入下的电压小于1.30V？

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我们将选用1150欧姆作为最接近的标准值。噢，我有