Technologie PCB - Comment utiliser le couplage optique dans une disposition PCB?

Dans l'électronique, les systèmes embarqués s'appuient généralement sur un couplage optique pour recevoir leurs signaux d'entrée. Capteurs ou interrupteurs externes. D'une certaine manière, ils sont comme les réveils d'un microcontrôleur. Idéalement, tous les signaux sont relayés avec précision au microcontrôleur. Cependant, lorsque le couplage optique n'est pas correctement réalisé, le microcontrôleur manque parfois le signal d'entrée ou le détecte par erreur lorsqu'aucune entrée n'est déclenchée. Dans ce tutoriel de conception de PCB, nous allons discuter de la façon de configurer le couplage optique pour une mise en page PCB réussie. Mais d'abord, rappelons - nous comment fonctionne la conception du couplage optique.

Comment utiliser efficacement le couplage optique dans une disposition PCB?

Tutoriel de conception PCB: principes de base du couplage optique

Un photocoupleur est un composant électronique qui isole le signal d'entrée par une interface optique. La forme la plus élémentaire d'un optocoupleur comprend une LED infrarouge et un seul Phototransistor intégré. Lorsque le courant passe, la LED infrarouge s'allume et l'intensité dépend de la taille du courant. Le Phototransistor est activé par la lampe LED, ce qui provoque un court - circuit entre son collecteur et son émetteur.

Les diodes électroluminescentes infrarouges et les phototransistors sont généralement séparés par du verre ou de l'air. Ceci permet une isolation électrique du coupleur optique < 10 kV. Les coupleurs optiques sont donc idéaux pour isoler le système embarqué des perturbations électriques provenant de l'environnement du signal d'entrée.

En plus de protéger le système embarqué contre les bruits électriques, le couplage optique est également utilisé pour maintenir des tensions faibles et élevées. Le système est séparé. Par example, un triac optique en variante d'un optocoupleur peut être utilisé pour commander un dispositif à haute tension alternative. Par exemple, un moteur à courant alternatif. Ceci élimine le risque de défaillance du circuit qui pourrait endommager le microcontrôleur et ses composants associés.

Les photocoupleurs peuvent réduire le risque de dommages à haute tension.

Tutoriel de conception PCB: erreurs avec les coupleurs optoélectroniques

Le couplage optique est un élément passif simple que la plupart des concepteurs rencontreront et faire fonctionner le couplage optique n'est pas une science de fusée; Cependant, il existe des erreurs de conception qui peuvent conduire à l'utilisation d'un ou à l'instabilité du signal d'entrée.

1. La connexion de terre du coupleur optique ne peut pas être séparée.

Dans de nombreuses usines de PCB, les circuits intégrés (ci) sont constitués de deux broches de masse dans un couplage optique de base. L'une est reliée à une LED infrarouge et l'autre à un phototransistor. L'erreur consiste à connecter les deux mises à la terre ensemble lors du câblage du PCB. Par expérience, cela a été rencontré même dans les contrôleurs électroniques utilisés dans les machines.

La principale raison d'utiliser un optocoupleur est de séparer en toute sécurité les deux circuits. Lorsque la masse extérieure est connectée au PCB, tout bruit de masse dans le circuit peut être directement couplé au circuit embarqué sensible. Au lieu de cela, créez une connexion de signal séparée pour la broche de mise à la terre externe et spécifiez un connecteur dédié pour le fil de terre d'entrée.

2. Mauvaise valeur de résistance de limitation de courant utilisée

En plus d'appliquer une tension de sortie appropriée, les LED infrarouges optocouplées ont besoin d'un courant suffisant pour fonctionner correctement. La valeur du courant direct minimum peut être référencée au diagramme de taux de transfert de courant du coupleur optique correspondent. Si la résistance de limitation de courant fonctionne au minimum du couplage optique, le Phototransistor peut se comporter de manière irrégulière. Par exemple, sur les 10 entrées valides du commutateur, seules certaines seront détectées.

D'autre part, la valeur de la résistance de limitation de courant ne doit pas être trop faible. C'est pour éviter que la LED infrarouge ne tombe en panne. Comme les LED traditionnelles, les LED infrarouges ont un courant direct maximal qui ne doit pas être dépassé. Cela fait du choix de la bonne résistance de limitation de courant une étape cruciale pour assurer un fonctionnement fiable du couplage optique.

3. Choisissez le mauvais couplage optique

Bien que cela puisse sembler courant, tous les optocoupleurs ne sont pas identiques. Par exemple, un commutateur optoélectronique à trois extrémités en silicium bidirectionnel est utilisé pour contrôler une charge alternative, tandis que le lidar Darlington est adapté aux situations où seul un faible courant d'entrée est généré. Une autre considération est la tension de sortie de claquage collecteur - émetteur, qui peut être différente pour différents types d'optocoupleurs.

Mais si vous utilisez uniquement le couplage optique pour une isolation d'entrée normale, un modèle comme le pc817 peut résoudre ce problème. Vous pouvez également passer moins de temps à créer une empreinte, car un composant de couplage optique universel dans le logiciel de conception de PCB peut résoudre ce problème.