PCB技術 - PCBレイアウトで光カプラを使う方法？

電子製品, 組み込みシステムは、通常、それらから入力信号を受信するためにオプトカプラに依存する. 外部センサーまたはスイッチ. ある意味で, 彼らは、マイクロコントローラの目覚まし時計のようです. 理想的に, 全ての信号はマイクロコントローラに正確に中継される. しかし, オプトカプラーが正しく実装されないとき, マイクロコントローラは、入力信号を誤用したり、トリガ入力がないときに信号を誤って検出することがある. これで PCB設計 チュートリアル, 我々は、2010年に成功するためにオプトカプラーを準備する方法について議論します PCBレイアウト. でもまず, 光カプラ設計の仕組みを考え直す.

PCBレイアウトに効率的にオプトカプラを使う方法

PCB設計のチュートリアル：オプトカプラの基本原理

光カプラは、入力信号を光インターフェースを介して分離する電子部品である。光結合器の最も基本的な形態は、赤外線LED及び単一の集積フォトトランジスタを含む。電流が通過すると、赤外線LEDが点灯し、強度は電流の大きさに依存する。フォトトランジスタはLED光によって活性化され、そのコレクタとエミッタとの間に短絡が生じる。

赤外線LEDおよびフォトトランジスタは、通常ガラスまたは空気によって分離される。これにより光カプラ＜10 kvの電気的分離が可能となる。したがって、光結合器は、入力信号環境から生じる電気的干渉から埋め込みシステムを隔離するのに理想的である。

電気雑音から埋め込まれたシステムを保護することに加えて、低電圧および高電圧を維持するために、オプトカプラーも使用される。システムを分離する。例えば、オプトカプラのバリアントである光トライアックは、高AC電圧デバイスを制御するために使用することができる。例えば交流モータ。これは、マイクロコントローラおよびその関連コンポーネントに損傷をもたらす可能性がある回路故障の危険性を排除する。

光カプラは高電圧損傷のリスクを低減することができる。

PCB設計のチュートリアル：光結合器の誤り

オプトカプラーは単純な受動部品であり、ほとんどの設計者は、光結合器の仕事を作ることがロケット科学ではないことに遭遇するしかし、入力信号を不安定にしたり、入力信号を不安定にしたりするような設計エラーがある。

1）光カプラのグランド接続を分離できなかった。

多くの PCB工場, the integration (IC) consists of two ground pins in the basic optocoupler. つは赤外線LEDに接続され、他方はフォトトランジスタに接続される. ミスは、PCBをルーティングするとき、一緒に2つの地面をつなぐことです. 経験によれば, これは、機械で使用される電子制御装置でも遭遇しました.

光カプラを使用する主な理由は、2つの回路を安全に分離することである。外部接地がPCBに接続されている場合、回路内の任意の接地ノイズは、高感度オンボード回路に直接接続することができる。代わりに、外部接地ピンのための別々の信号接続を作成して、専用のコネクタを入力接地線に割り当ててください。

2 .電流制限抵抗器の間違った値を使う

適切な出力電圧を加えることに加えて、オプトカプラの赤外線LEDはまた、適切に動作するのに十分な電流を必要とする。最小順方向電流の値は、対応する光カプラの電流転送比チャートを参照することができる。電流制限抵抗がオプトカプラの最小値で動作する場合、フォトトランジスタは不規則に振舞うことができる。例えば、スイッチからの10の有効な入力のうち、いくつかの入力だけが検出される。

一方、電流制限抵抗の値はあまり低くない。これは、赤外線LEDが故障しないようにするためである。従来のLEDと同様に、赤外線LEDはオーバーシュートされてはならない最大順方向電流を有する。これは、正確な電流制限抵抗器を選択して、信頼できるオプトカプラー動作を確実にするためのキーステップを選択する。

間違った光結合器の選択

一般的に見えるが、全てのオプトカプラーは同じではない。例えば、光電式のトライアックは、AC負荷を制御するために使用されるが、Lidar - Darlingtonは、わずかな量の入力電流しか発生しない状況に適している。別の考慮は、コレクタ・エミッタ降伏出力電圧であり、異なるタイプの光結合器に対して異なっていてもよい。

しかし、あなたが通常の入力隔離のためにオプトカプラーを使うならば, それからPC 817のようなモデルは問題を解決できる. また、一般的なオプトカプラー構成要素 PCB設計 ソフトウェアは問題を解決できる.