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전자 제품에서 임베디드 시스템은 일반적으로 광 결합에 의해 입력 신호를 수신합니다.외부 센서 또는 스위치.어느 정도 그것들은 마이크로컨트롤러의 알람시계와 같다.이상적으로 모든 신호가 마이크로컨트롤러에 정확하게 중계됩니다.그러나 광 결합이 제대로 이루어지지 않으면 마이크로컨트롤러가 입력 신호를 놓치거나 입력을 트리거하지 않을 때 신호를 잘못 감지하는 경우가 있습니다.이 PCB 설계 자습서에서는 PCB 레이아웃을 성공적으로 수행하기 위해 광 결합을 설정하는 방법에 대해 설명합니다.그러나 우선 광결합의 설계가 어떻게 작동하는지 스스로에게 일깨워주자.
어떻게 PCB 레이아웃에서 광 결합을 효과적으로 사용합니까?
PCB 설계 자습서: 광 결합의 기본 원리
광 결합은 광학 인터페이스를 통해 입력 신호를 격리하는 전자 부품이다.옵티컬 커플러의 가장 기본적인 형태는 적외선 LED와 단일 통합 옵티컬 트랜지스터입니다.전류가 통과하면 적외선 LED가 켜지고 강도는 전류의 크기에 따라 달라집니다.광전 트랜지스터는 LED 램프에 의해 활성화되어 집전극과 발사극 사이의 단락을 초래한다.
적외선 발광 다이오드와 광전 트랜지스터는 일반적으로 유리나 공기로 분리된다.이렇게 하면 광 결합의 전기 분리가 <10kV>됩니다.따라서 옵티컬 커플러는 임베디드 시스템과 입력 신호 환경에서 발생하는 전기 간섭을 분리하는 데 이상적입니다.
내장형 시스템을 전기 소음으로부터 보호하는 것 외에도 광 결합은 저전압 및 고전압을 유지하는 데 사용됩니다.시스템은 분리되어 있습니다.예를 들어, 광 결합기의 변종인 광학 3단 양방향 제어 실리콘 스위치는 고AC 전압 부품을 제어하는 데 사용할 수 있습니다.예를 들어, AC 모터입니다.따라서 마이크로컨트롤러 및 관련 부품에 손상을 줄 수 있는 회로 고장의 위험이 제거됩니다.
광전 결합기는 고압 손상의 위험을 낮출 수 있다.
PCB 설계 자습서: 광 결합 오류
광결합은 간단한 무원소자로서 대다수 설계사들이 만나게 되는데 광결합작업을 로케트과학이 아니다.그러나 설계 오류가 있습니다. 이러한 오류는 하나를 사용하거나 입력 신호를 불안정하게 만들 수 있습니다.
1. 광 결합의 접지 연결은 분리할 수 없다.
많은 PCB 공장에서 집적 회로 (IC) 는 기본 광 결합에서 두 개의 접지 핀으로 구성됩니다.하나는 적외선 LED와 연결되고 다른 하나는 광전 트랜지스터와 연결됩니다.오류는 PCB를 경로설정할 때 두 접지를 함께 연결하는 것입니다.경험에 의하면, 이것은 심지어 기계에서 사용하는 전자 컨트롤러에서도 만난 적이 있다.
광 결합기를 사용하는 주요 원인은 두 회로를 안전하게 분리하기 위해서이다.외부 접지가 PCB에 연결되면 회로의 모든 접지 노이즈는 민감한 온보드 회로에 직접 결합할 수 있습니다.대신 외부 접지 핀에 대한 별도의 신호 연결을 생성하고 입력 지선에 대한 전용 조인트를 지정합니다.
2. 잘못된 흐름 제한 저항값 사용
적절한 출력 전압을 가하는 것 외에도 광 결합의 적외선 LED는 제대로 작동하려면 충분한 전류가 필요합니다.최소 양방향 전류의 값은 해당 광 결합의 전류 전송 비율을 참조할 수 있습니다.만약 흐름제한저항기가 광결합의 최소값에서 작업한다면 광전트랜지스터는 불규칙적으로 표현될수 있다.예를 들어, 스위치에서 유효한 입력 10개 중 일부만 감지됩니다.
다른 한편으로 흐름제한저항기의 값은 너무 낮아서는 안된다.적외선 LED가 고장나는 것을 막기 위해서다.기존의 LED와 마찬가지로 적외선 LED는 과격해서는 안 되는 최대 양방향 전류를 가지고 있다.따라서 올바른 흐름 제한 저항기를 선택하는 것이 광 결합의 신뢰할 수 있는 작업을 보장하는 중요한 단계가 됩니다.
3. 잘못된 광 결합 선택
그것은 흔해 보이지만 모든 광 결합기가 같은 것은 아닙니다.예를 들어, 광전 3단 양방향 실리콘 스위치는 AC 부하를 제어하는 데 사용되며, 레이저 레이더 달링턴은 소량의 입력 전류만 발생하는 경우에 적용됩니다.또 다른 고려 사항은 집전극-발사극이 출력 전압을 뚫는 것으로 광결합기 유형에 따라 다를 수 있다.
그러나 정상적인 입력 격리를 위해 광 결합만 사용한다면 PC817과 같은 모델이이 문제를 해결할 수 있습니다.또한 PCB 설계 소프트웨어의 일반 광 결합 구성 요소가 이 문제를 해결할 수 있기 때문에 발자국을 만드는 데 더 적은 시간을 들일 수 있습니다.
