光耦的延迟

最新作的一个项目,里面有一个电机高温保护的要求,原理如下:在ptc0和com0之间接入ptc热敏电阻,正常使用时,ptc的阻值<1k,一旦电机出现短路、堵转时,电机温度急速上升,ptc也会急速上升,ptc阻值也上升,一旦ptc阻值>3k,光耦导通,将故障信号传送给cpu。在产品进行可靠性试验时,在70℃温箱时,该电路经常误报。
图1 :电机高温保护原理图
光耦的基础知识 上述的问题和光耦的ctr设计余量有关,我们今天学习一下光耦的两个重要参数:ctr和延迟。
1. 理解光耦
以一个简单的图(图.1)说明光耦的工作:原边输入信号 vin,施加到原边的发光二极管和 ri 上产生光耦的输入电流 if,if 驱动发光二极管,使得副边的光敏三极管导通,回路vcc、rl 产生 ic,ic 经过 r l 产生 vout,达到传递信号的目的。原边副边直接的驱动关联是ctr(电流传输比),要满足 ic≤if*ctr。所以,光耦最重要的参数就是ctr,ctr可以理解为增益、放大倍数等。
光耦的延迟 上述ctr 影响到信号能不能传过去的问题,类似于直流特性。下面主要分析光耦的延时特性,即光耦能传送多快信号。涉及到两个参数:光耦导通延时tplh 和光耦关断延时tphl,以tcmt11为例:在if =2ma 时候,关断延时最大6us,导通延时最大5us。总的延迟=6+5=11us,所以,改光耦不能用于大于90khz的开关信号。
图:光耦延迟的定义
温度对速率的影响。
上述只是常温,if =2ma 时的延迟,如下图,产品在75℃工作时,总的延迟时间约为常温的1.6倍,所以总的延时时间为:11*1.6=17.6us。
图:温度对光耦延迟的影响
if电流对延迟的影响如下图,我们工作的电流在2ma左右,所以无影响,如果计算的if>6ma,则需要按照下图进行降额。
图:if对光耦延迟的影响
ic电流对延迟的影响如下图,我们ic电流设置为0.6ma左右,所以按照最大延迟计算。
图:ic对光耦延迟的影响
综上所述,考虑到温度、if、ic等对延迟的影响,并且加上器件的降额30%。总的延时为11us*(1.6+0.3)=18.7us,换算成频率为<53khz。

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