L'actualité PCB - Principe de couplage optique linéaire et conception de circuits PCB

1. Introduction l'isolation optique est une forme très courante d'isolation du signal. Les dispositifs de couplage optique couramment utilisés et leurs circuits PCB périphériques sont constitués. En raison de la simplicité d'un circuit PCB optocouplé, il est souvent utilisé dans des circuits PCB isolés numériquement ou dans des circuits PCB de transmission de données tels que la boucle de courant de 20 ma du Protocole UART. Pour les signaux analogiques, l'entrée et la sortie du coupleur optique sont moins linéaires et variant fortement avec la température, ce qui limite son application à l'isolation des signaux analogiques.

   

   Pour les signaux analogiques AC à haute fréquence, l'isolation par transformateur est l'option la plus courante, mais ne convient pas aux signaux de branche. Certains fabricants proposent des amplificateurs d'isolation comme solution d'isolation du signal analogique. Le signal alternatif est isolé au moyen d'un transformateur, puis une conversion fréquence - tension est effectuée pour obtenir un effet d'isolement. Les circuits PCB internes avec amplificateur d'isolation intégré sont complexes, de grande taille et coûteux et ne conviennent pas aux applications à grande échelle. Une meilleure option pour isoler le signal analogique est d'utiliser un coupleur optique linéaire. Le principe d'isolation du couplage optique linéaire n'est pas différent du couplage optique ordinaire, mais modifie légèrement les modes d'émission et de réception simples du couplage optique ordinaire et ajoute un circuit PCB photosensible pour la rétroaction. De cette façon, bien que les deux circuits PCB photorécepteurs soient non linéaires, les caractéristiques de non - linéarité des deux circuits PCB photorécepteurs sont identiques. De cette façon, la non - linéarité du chemin traversant peut être compensée par la non - linéarité du chemin de rétroaction, ce qui permet d'atteindre le but de l'isolation linéaire. Plusieurs puces optionnelles pour coupleurs optiques linéaires sont disponibles sur le marché, telles que le hcnr200 / 201 d'Agilent, toasâs til300, une filiale de TI, clareâs loc111, etc. nous présentons ici le hcnr200 / 201 à titre d'exemple. Introduction à la puce et explication du principe schéma bloc interne du hcnr200 / 201, où 1,2 sert d'entrée pour le signal isolé, 3,4 broches pour la rétroaction et 5,6 broches pour la sortie. Le courant entre les broches 1 et 2 est noté if, et les courants entre les broches 3 et 4 et entre les broches 5 et 6 sont respectivement notés ipd1 et ipd2. Le signal d'entrée subit une conversion tension - courant et les variations de tension se reflètent dans le courant if. Ipd1 et ipd2 et if sont sensiblement linéaires, les coefficients de linéarité étant notés respectivement K1 et K2. K1 et K2 sont généralement très petits (0,50% pour hcnr200) et varient considérablement en fonction de la température (de 0,25% à 0,75% pour hcnr200), mais la conception de la puce rend K1 et K2 égaux. Comme vous le verrez plus tard, dans une conception de circuit PCB périphérique raisonnable, ce qui affecte vraiment le rapport sortie / entrée est le rapport K3 des deux. Les optocoupleurs linéaires exploitent cette caractéristique pour obtenir une linéarité satisfaisante. La structure interne de hcnr200 et hcnr201 est exactement la même, à la différence de certains indicateurs. Hcnr201 offre une linéarité supérieure à hcnr200. Certains indicateurs d'isolement utilisant hcnr200 / 201 sont les suivants: * linéarité: hcnr200: 0,25%, hcnr201: 0,05%; * Coefficient de linéarité K3: hcnr200: 15%, hcnr201: 5%; * Coefficient de température: - 65 ppm / OC; * Tension d'isolement: 1414v; * Bande passante du signal: DC à plus de 1 MHz. De ce qui précède, on voit que, comme un couplage optique ordinaire, un couplage optique linéaire isole le courant. Si vous voulez vraiment isoler la tension, vous devez ajouter des circuits PCB auxiliaires tels que des amplificateurs opérationnels à la sortie et à la sortie. Les circuits PCB typiques de hcnr200 / 201 sont analysés ci - dessous, et la rétroaction et la conversion courant - tension - courant sont déduites et expliquées. Circuit PCB auxiliaire et détermination des paramètres la dérivation ci - dessus suppose que tous les circuits PCB fonctionnent dans une plage linéaire. Pour ce faire, vous devez choisir rationnellement l'amplificateur opérationnel et déterminer la résistance de la résistance. 3.1 choix de l'amplificateur opérationnel un amplificateur opérationnel peut être alimenté par une seule source d'alimentation ou par une source positive ou négative. L'exemple donné ci - dessus est une source d'alimentation séparée. Pour que l'entrée soit comprise entre 0 et VCC, l'amplificateur opérationnel doit être capable de fonctionner en amplitude pendulaire complète. De plus, la vitesse de fonctionnement et le taux de conversion de l'amplificateur opérationnel n'affectent pas les performances de l'ensemble du circuit PCB. Le circuit PCB à amplificateur opérationnel unique lmv321 de TI peut répondre aux exigences ci - dessus et peut être utilisé comme Circuit PCB périphérique pour hcnr200 / 201.3.2 le choix de la résistance de détermination de la résistance nécessite de prendre en compte la plage linéaire de l'amplificateur opérationnel et le courant de fonctionnement maximal ifmax du coupleur optique linéaire. Lorsque K1 est connu, ifmax détermine la valeur maximale ipd1max de ipd1. De cette manière, la plage de vo pouvant être au moins égale à 0, on adopte généralement une autre approche puisque ifmax est considéré comme favorable à la transmission d'énergie, puisque l'amplificateur opérationnel dont le travail est à l'état de rétroaction négative profonde satisfait à la caractéristique de court - circuit virtuel. La détermination de R2 peut donc être déterminée en fonction du grossissement souhaité, compte tenu des limites de l'ipd1. Par exemple, si cette méthode n'est pas nécessaire, il suffit de définir R2 = R1. De plus, le couplage optique générant un certain bruit à haute fréquence, il est courant de mettre en parallèle un condensateur en R2 pour former un filtre passe - Bas. La valeur d'un condensateur particulier est déterminée par la fréquence d'entrée et la fréquence du bruit. 3.3 L'exemple de détermination des paramètres suppose VCC = 5 V, l'entrée est comprise entre 0 et 4 V et la sortie est égale à l'entrée, en utilisant la puce d'amplification opérationnelle lmv321 et le circuit PCB ci - dessus, Le processus de détermination des paramètres est le suivant. * déterminer ifmax: environ 25ma recommandé dans le manuel hcnr200 / 201; * Déterminer R3: R3 = 5V / 25ma = 200; * Déterminer R1:; * Déterminer R2: R2 = R1 = 32k.4. Aperçu cet article fournit une brève introduction au couplage optique linéaire et aux considérations et à la conception de référence dans l'utilisation de la conception de circuits PCB, du choix des paramètres, etc., ainsi que la dérivation et l'explication correspondantes des méthodes de conception de circuits PCB pour la référence générale des ingénieurs en électronique.

Ce qui précède est une introduction au principe de couplage optique linéaire et à la conception de circuits PCB. IPCB est également fourni aux fabricants de PCB et à la technologie de fabrication de PCB.