Notizie PCB - Principio di progettazione lineare dell'optocoppler e del circuito PCB

1. L'isolamento ottico è una forma molto comune di isolamento del segnale. Dispositivo optocoppiatore comunemente usato e la sua composizione periferica del circuito PCB. A causa della semplicità del circuito PCB optocoppiatore, è spesso utilizzato nei circuiti PCB di isolamento digitale o nei circuiti PCB di trasmissione dati, come il ciclo di corrente 20mA del protocollo UART. Per il segnale analogico, l'optocoppiatore ha scarsa linearità di ingresso e uscita e ha un grande cambiamento con la temperatura, che limita la sua applicazione nell'isolamento del segnale analogico.

   

   Per i segnali analogici AC ad alta frequenza, l'isolamento del trasformatore è la scelta più comune, ma non è adatto per i segnali tributari. Alcuni produttori forniscono amplificatori di isolamento come soluzioni per l'isolamento del segnale analogico. Il segnale CA è isolato dal trasformatore e quindi la conversione frequenza-tensione viene eseguita per ottenere l'effetto di isolamento. Il circuito PCB interno dell'amplificatore di isolamento integrato è complesso, di grandi dimensioni e di alto costo, che non è adatto per applicazioni su larga scala. Una scelta migliore per l'isolamento analogico del segnale è quella di utilizzare optocoppiatori lineari. Il principio di isolamento dell'optocoppiatore lineare non è diverso da quello dell'optocoppiatore ordinario, tranne che la modalità single-shot e single-receive dell'optocoppiatore ordinario è leggermente cambiata e un circuito PCB ricevente luce per il feedback è aggiunto per il feedback. In questo modo, sebbene i due circuiti PCB riceventi la luce siano non lineari, le caratteristiche non lineari dei due circuiti PCB riceventi la luce sono le stesse. In questo modo, la non linearità del percorso passante può essere compensata dalla non linearità del percorso di feedback, in modo da raggiungere lo scopo dell'isolamento lineare. Ci sono diversi chip opzionali per optocoppiatori lineari sul mercato, come Agilent HCNR200/201, TIL300, CLARELOC111 e così via. Qui prendiamo HCNR200/201 come esempio per introdurre l'HCNR200/201. Il diagramma interno del blocco di HCNR200/201, tra cui 1, 2 è utilizzato come ingresso del segnale di isolamento, 3, 4 pin sono utilizzati per il feedback, 5, 6 pin sono utilizzati per l'uscita. La corrente tra i pin 1 e 2 è registrata come IF, e la corrente tra i pin 3 e 4 e tra i pin 5 e 6 è registrata come IPD1 e IPD2, rispettivamente. Il segnale di ingresso subisce una conversione tensione-corrente, e il cambiamento di tensione si riflette nella corrente IF. IPD1 e IPD2 sono fondamentalmente lineari con IF, e i coefficienti lineari sono indicati come K1 e K2, rispettivamente. K1 e K2 sono generalmente molto piccoli (HCNR200 è 0,50%), e variano notevolmente con la temperatura (HCNR200 varia da 0,25% a 0,75%), ma il design del chip rende K1 e K2 uguali. Come potete vedere più avanti, in un circuito PCB periferico ragionevole, ciò che influenza davvero il rapporto uscita/ingresso è il rapporto K3 dei due. Gli optocoppiatori lineari utilizzano questa caratteristica per raggiungere una linearità soddisfacente. La struttura interna di HCNR200 e HCNR201 è esattamente la stessa, la differenza sta in alcuni indicatori. Rispetto a HCNR200, HCNR201 fornisce una maggiore linearità. Alcuni indicatori di isolamento utilizzando HCNR200/201 sono i seguenti:* Linearità: HCNR200: 0,25%, HCNR201: 0,05%;* Coefficiente lineare K3: HCNR200: 15%, HCNR201: 5%;* Coefficiente di temperatura: -65 ppm/oC;* Tensione di isolamento: 1414V;* Larghezza di banda del segnale: DC a maggiore di 1MHz. Si può vedere da quanto sopra che, come gli optocoppiatori ordinari, gli optocoppiatori lineari isolano realmente la corrente. Se si desidera isolare davvero la tensione, è necessario aggiungere circuiti PCB ausiliari come amplificatori operativi all'uscita e all'uscita. Quanto segue analizza il circuito PCB tipico di HCNR200/201, e deriva e spiega come realizzare feedback e conversione corrente-tensione e tensione-corrente nel circuito PCB.3. La derivazione di cui sopra presuppone che tutti i circuiti PCB funzionino nell'intervallo lineare. Per fare ciò, è necessario selezionare ragionevolmente l'amplificatore op e determinare la resistenza della resistenza.3.1 Selezione dell'amplificatore operativo L'amplificatore op può essere alimentato da un singolo alimentatore o da un alimentatore positivo e negativo. L'esempio di cui sopra è un unico alimentatore. Per consentire l'intervallo di ingresso da 0 a VCC, l'amplificatore op deve essere in grado di funzionare completamente. Inoltre, la velocità di funzionamento e la velocità di rotazione dell'amplificatore op non influenzeranno le prestazioni dell'intero circuito PCB. Il circuito PCB monoop LMV321 di TI può soddisfare i requisiti di cui sopra e può essere utilizzato come circuito PCB periferico di HCNR200/201.3.2 Determinazione della resistenza La selezione della resistenza deve considerare la gamma lineare dell'amplificatore operativo e la corrente di funzionamento massima IFmax dell'optocoppiatore lineare. Quando K1 è noto, IFmax determina il valore massimo di IPD1, IPD1max. In questo modo, dal momento che l'intervallo di Vo può essere almeno 0, in questo modo, poiché IFmax è considerato vantaggioso per la trasmissione di energia, viene generalmente preso in aggiunta, perché il lavoro è in stato di feedback negativo profondo soddisfa la caratteristica breve virtuale. Pertanto, considerando la limitazione di IPD1, la determinazione di R2 può essere determinata in base all'ingrandimento richiesto. Ad esempio, se il metodo non è necessario, basta impostare R2=R1. Inoltre, poiché l'optocoppiatore genererà un certo rumore ad alta frequenza, un condensatore è solitamente collegato in parallelo a R2 per formare un filtro passa basso. Il valore del condensatore specifico è determinato dalla frequenza di ingresso e dalla frequenza di rumore.3.3 Esempi di determinazione dei parametri Supponendo che Vcc=5V, l'ingresso sia compreso tra 0-4V e l'uscita sia uguale all'ingresso, utilizzando il chip dell'amplificatore op LMV321 e il circuito PCB sopra, * Determinare IFmax: circa 25mA raccomandato nel manuale HCNR200/201;* Determinare R3: R3=5V/25mA=200;* Determinare R1:;* Determinare R2: R2=R1=32K.4. Sommario Questo articolo fornisce una breve introduzione all'optocoppiatore lineare, nonché le precauzioni e la progettazione di riferimento nell'uso della progettazione del circuito PCB, della selezione dei parametri, ecc., e la derivazione e spiegazione corrispondente del metodo di progettazione del circuito PCB per il riferimento della maggior parte degli ingegneri elettronici.

Quanto sopra è un'introduzione al principio dell'optocoppiatore lineare e della progettazione del circuito PCB. Ipcb è fornito anche ai produttori di PCB e alla tecnologia di produzione PCB.