光耦6n139中文資料_功能及應(yīng)用電路 - 全文

6N139是一款高增益耦合器，這一系列使用一個(gè)發(fā)光二極管 （LED） 和一個(gè)集成高增益光檢測(cè)器來(lái)提供輸入和輸出直接的極高電流傳輸比。

該高增益耦合器系列使用一個(gè)發(fā)光二極管 （LED） 和一個(gè)集成高增益光檢測(cè)器來(lái)提供輸入和輸出直接的極高電流傳輸比。 光檢測(cè)器和輸出級(jí)之間具有獨(dú)立引腳，從而實(shí)現(xiàn) TTL 兼容的飽和電壓和高速操作。VCC 和 VO 終端可能被綁到一起來(lái)實(shí)現(xiàn)慣常的光敏達(dá)林頓晶體管放大器操作?；鶚O接入終端實(shí)現(xiàn)對(duì)增益頻段的調(diào)節(jié)。

6N139 適用于 CMOS、LSTTL，或其它低功率應(yīng)用中。0.5mA 的 LED 電流在 0°C 到 70°C 溫度范圍內(nèi)可保證 400% 的最低電流傳輸率。

依據(jù)要求可選擇低至 250mA 的更低輸入電流。

特點(diǎn)

高電流傳輸比 - 2000% 典型值

低輸入電流要求 - 0.5mA

TTL 兼容輸出 - 0.1 V VOL 典型值

0°C 到 70°C 工作溫度內(nèi)保證性能

基極接入帶來(lái)增益帶寬調(diào)整

高輸出電流 - 60mA

安全認(rèn)證：

UL1577 認(rèn)證 - 2500 Vrms/min，5000 Vrms/min（選擇 020）

CSA 認(rèn)證

提供 8-pin DIP、SOIC-8 和寬體封裝選擇

電氣特性

開(kāi)關(guān)時(shí)間測(cè)試電路和波形

共模瞬態(tài)抗擾度測(cè)試電路和波形

邏輯高電平的共模瞬態(tài)抗擾度是共模脈沖信號(hào)VCM前沿的最大容許（正）dVcm / dt，以確保輸出保持在邏輯高電平狀態(tài)（即VO》 2.0V）。

邏輯低電平的共模瞬態(tài)抑制是共模脈沖信號(hào)VCM后沿的最大容許（負(fù)）dVcm / dt，以確保輸出保持邏輯低電平狀態(tài)（即VO 《0.8V）。

光耦6n139應(yīng)用電路（一）

6N139 達(dá)靈頓輸出 100Kbps Min 500 Typ 2000

這些高速光耦均為有源器件，因此應(yīng)用起來(lái)比普通晶體管輸出光耦要多加一個(gè)VCC，他們通常應(yīng)用在一些通信領(lǐng)域一些通信接口卡上，或者一些需要快速控制工控領(lǐng)域。

在一些現(xiàn)場(chǎng)總線通信網(wǎng)絡(luò)中，由于線路往往比較長(zhǎng)，因此非常容易受到外界的干擾，因此有必要將各個(gè)節(jié)點(diǎn)均進(jìn)行隔離，保證系統(tǒng)與設(shè)備的安全性穩(wěn)定性，因此通?？稍?a target="_blank">控制器與收發(fā)器中間加一個(gè)高速光耦，保證了通信需要的速率以及優(yōu)異的隔離特性。

光耦6n139應(yīng)用電路（二）

數(shù)字控制變頻器系統(tǒng)主要由主電路和控制電路組成，主電路采用典型的電壓型交－直－交通用變頻器結(jié)構(gòu)；控制電路主要包括DSP數(shù)字控制器，由DSP、驅(qū)動(dòng)電路、檢測(cè)電路、保護(hù)電路以及輔助電源電路組成。主電路和控制電路原理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

主電路設(shè)計(jì)

數(shù)字控制變頻器主電路的原理結(jié)構(gòu)圖如圖2所示，由濾波、整流、中間濾波、泵升吸收和逆變部分組成。輸入功率級(jí)采用三相橋式不可控全波整流電路，整流輸出經(jīng)過(guò)中間環(huán)節(jié)大電容濾波，獲得平滑的直流電壓。逆變部分通過(guò)功率管的導(dǎo)通和關(guān)斷，輸出交變的脈沖電壓序列。

整流電路將交流動(dòng)力電變?yōu)橹绷麟?，本系統(tǒng)采用不可控全波整流模塊6RI75G-120。為防止電網(wǎng)或逆變器等產(chǎn)生的尖峰電壓對(duì)整流電路的沖擊，在直流輸出側(cè)并聯(lián)了一個(gè)可吸收高頻電壓的聚脂乙烯電容C4，取值為0.22 μF。整流電路輸出的直流電壓含有脈動(dòng)成分，逆變部分產(chǎn)生的脈動(dòng)電流及負(fù)載變化也為直流電壓脈動(dòng)，由C1、C2濾波，取值為450 V、470 μF；R2、R3為均壓電阻，取值為5 W、100 kΩ；R1為充電限流電阻。啟動(dòng)變頻器后經(jīng)1 s～2 s，由J2繼電器短路，以減少變頻器正常工作時(shí)在中間直流環(huán)節(jié)上的功耗。逆變部分電路采用EUPEC的FF300R12KE3集成模塊，其內(nèi)部集成了2個(gè)IGBT單元，比較適合變頻逆變驅(qū)動(dòng)，其具體極限參數(shù)：集射極電壓VCES=1 200 V ，結(jié)溫80 ℃時(shí)集射極電流ICE=300 A，結(jié)溫25 ℃時(shí)集射極電流ICE=480 A，允許過(guò)流600 A，時(shí)間為1 ms，功率損耗為1 450 W，門極驅(qū)動(dòng)電壓為±20 V。

如圖2所示，TL、RL構(gòu)成泵升電壓吸收電路，當(dāng)電機(jī)負(fù)載進(jìn)入制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，反饋電流將向中間直流回路電容充電，導(dǎo)致直流電壓上升。當(dāng)直流電壓上升到一定值時(shí)，控制TL導(dǎo)通，使這部分能量消耗在電阻RL上，確保變頻器可靠安全地工作。此外，由J1常閉觸點(diǎn)與R4組成斷電能量釋放電路。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障或關(guān)機(jī)時(shí)，繼電器J1斷電，通過(guò)其常開(kāi)觸點(diǎn)，將變頻器與電網(wǎng)斷開(kāi)；而常閉觸點(diǎn)閉合，利用R4為中間回路大電容所儲(chǔ)存的能量提高釋放通道。

圖2 主電路原理結(jié)構(gòu)圖

以TMS320F2812為核心的數(shù)字控制電路如圖3所示。從圖中可以看出，控制系統(tǒng)主要包括：DSP及其外圍電路、信號(hào)檢測(cè)與調(diào)理電路、驅(qū)動(dòng)電路和保護(hù)電路。其中，信號(hào)檢測(cè)與調(diào)理電路主要完成對(duì)圖2輸出電流和輸出電壓采樣、A/D等功能，DSP產(chǎn)生脈沖信號(hào)，通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換后驅(qū)動(dòng)功率開(kāi)關(guān)管U1～U6。

圖3 變頻器數(shù)字控制系統(tǒng)框圖

TMS320LF240片內(nèi)集成了采樣保持電路和模擬多路轉(zhuǎn)換器的雙十位A/D轉(zhuǎn)換，為了盡量充分利用芯片資源，采用了片內(nèi)A/D轉(zhuǎn)換進(jìn)行設(shè)計(jì)。使用雙減法電流［6］采樣電路，采樣方案中的運(yùn)算放大器是TLC2274。第一運(yùn)放U8A的輸出電壓為：

其中R1=R2，R3=Rn，則：

同樣，第二運(yùn)放U8A的輸出電壓為：

從霍爾電流傳感器輸出的Ui=2.5±△V，此電壓先后施加到由TLC2274構(gòu)成的兩個(gè)減法電路上，第一路以Ui減去傳感器采樣結(jié)果的中值參考電壓Uref（2.5V），然后再線性放大到A/D采樣所要求的電壓范圍；第二路則相反，再中值參考電壓Uref減去傳感器輸出電壓Ui，同樣也線性放大到合適的電壓范圍。Z1、Z2為兩個(gè)3.3V的穩(wěn)壓二極管，對(duì)運(yùn)放輸出電壓起到限幅作用。當(dāng)Ui值》Uref時(shí)，Uo1輸出為正電壓，且電壓范圍是0-3.3V，而由于二極管D2的存在使得電流不能注入到運(yùn)放中，故而第二路運(yùn)放不能輸出負(fù)電壓，而是鉗位在0V；當(dāng)Ui值《Uref時(shí)，Uo2輸出為正電壓?，F(xiàn)樣由于二極管D1在存在使得第一路運(yùn)放不能輸出負(fù)電壓，也是鉗位在0V。在一個(gè)正弦波周期內(nèi)的某一時(shí)刻只會(huì)有一路信號(hào)輸出，這比常規(guī)方法采樣窗口要寬一倍，從而提高了采樣精度。

由于電機(jī)啟動(dòng)時(shí)的電流非常大或因控制回路、驅(qū)動(dòng)電路等誤動(dòng)作，造成輸出電路短路等故障，導(dǎo)致過(guò)大的電流流過(guò)IGBT，且電流變化非?？欤惺芨唠妷?、大電流，因此需要一種能快速檢測(cè)出過(guò)大電流的電路?？梢圆捎?SD315A自身檢測(cè)和檢測(cè)直流母線的雙重檢測(cè)以及在故障發(fā)生時(shí)，采用軟、硬件同時(shí)封鎖的方法。直流母線電壓的變化，對(duì)整個(gè)逆變系統(tǒng)有較大的影響。當(dāng)母線電壓過(guò)低，電網(wǎng)輸出不能達(dá)到系統(tǒng)要求時(shí)，需要盡快切斷電源，防止對(duì)電機(jī)或者逆變系統(tǒng)造成破壞；相反，母線電壓過(guò)高，很容易使功率驅(qū)動(dòng)管燒毀。為有效地保護(hù)功率IGBT和直流濾波電容，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了母線電壓過(guò)欠壓保護(hù)電路，故障檢測(cè)原理如圖4所示。圖中6N138為一個(gè)線性光電隔離器，輸出電壓信號(hào)與母線電壓成正比，當(dāng)通過(guò)光電隔離器件后，可以直接供給DSP控制系統(tǒng)進(jìn)行采樣。同時(shí)，將輸出Vlimit信號(hào)送至DSP，觸發(fā)中斷保護(hù)。

圖4 故障檢測(cè)原理圖