最新作的一個項目,里面有一個電機高溫保護的要求,原理如下:在PTC0和COM0之間接入PTC熱敏電阻,正常使用時,PTC的阻值<1K,一旦電機出現(xiàn)短路、堵轉時,電機溫度急速上升,PTC也會急速上升,PTC阻值也上升,一旦PTC阻值>3K,光耦導通,將故障信號傳送給CPU。在產品進行可靠性試驗時,在70℃溫箱時,該電路經常誤報。
圖1 :電機高溫保護原理圖
光耦的基礎知識
上述的問題和光耦的CTR設計余量有關,我們今天學習一下光耦的兩個重要參數(shù):CTR和延遲。
1. 理解光耦
以一個簡單的圖(圖.1)說明光耦的工作:原邊輸入信號 Vin,施加到原邊的發(fā)光二極管和 Ri 上產生光耦的輸入電流 If,If 驅動發(fā)光二極管,使得副邊的光敏三極管導通,回路VCC、RL 產生 Ic,Ic 經過 R L 產生 Vout,達到傳遞信號的目的。原邊副邊直接的驅動關聯(lián)是CTR(電流傳輸比),要滿足 Ic≤If*CTR。所以,光耦最重要的參數(shù)就是CTR,CTR可以理解為增益、放大倍數(shù)等。
光耦的延遲
上述CTR 影響到信號能不能傳過去的問題,類似于直流特性。下面主要分析光耦的延時特性,即光耦能傳送多快信號。涉及到兩個參數(shù):光耦導通延時tplh 和光耦關斷延時tphl,以TCMT11為例:在If =2mA 時候,關斷延時最大6uS,導通延時最大5uS??偟难舆t=6+5=11uS,所以,改光耦不能用于大于90KHZ的開關信號。
圖:光耦延遲的定義
溫度對速率的影響。
上述只是常溫,If =2mA 時的延遲,如下圖,產品在75℃工作時,總的延遲時間約為常溫的1.6倍,所以總的延時時間為:11*1.6=17.6us。
圖:溫度對光耦延遲的影響
IF電流對延遲的影響如下圖,我們工作的電流在2mA左右,所以無影響,如果計算的IF>6mA,則需要按照下圖進行降額。
圖:IF對光耦延遲的影響
IC電流對延遲的影響如下圖,我們IC電流設置為0.6mA左右,所以按照最大延遲計算。
圖:Ic對光耦延遲的影響
綜上所述,考慮到溫度、IF、IC等對延遲的影響,并且加上器件的降額30%??偟难訒r為11us*(1.6+0.3)=18.7us,換算成頻率為<53KHZ。