高速光耦介紹
電耦合器（簡(jiǎn)稱光耦）是開(kāi)關(guān)電源電路中常用的器件。光電耦合器分為兩種：一種為非線性光耦，另一種為線性光耦。
常用的4N系列光耦屬于非線性光耦，常用的線性光耦是PC817A—C系列。
非線性光耦的電流傳輸特性曲線是非線性的，這類光耦適合于弄開(kāi)關(guān)信號(hào)的傳輸，不適合于傳輸模擬量。線性光耦的電流傳輸手特性曲線接進(jìn)直線，并且小信號(hào)時(shí)性能較好，能以線性特性進(jìn)行隔離控制。
開(kāi)關(guān)電源中常用的光耦是線性光耦。如果使用非線性光耦，有可能使振蕩波形變壞，嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)寄生振蕩，使數(shù)千赫的振蕩頻率被數(shù)十到數(shù)百赫的低頻振蕩依次為號(hào)調(diào)制。由此產(chǎn)生的后果是對(duì)彩電，彩顯，VCD，DCD等等，將在圖像畫面上產(chǎn)生干擾。同時(shí)電源帶負(fù)載能力下降。
在彩電，顯示器等開(kāi)關(guān)電源維修中如果光耦損壞，一定要用線性光耦代換。常用的4腳線性光耦有PC817A----C。PC111TLP521等常用的六腳線性光耦有：TLP632TLP532PC614PC714PS2031等。常用的4N254N264N354N36是不適合用于開(kāi)關(guān)電源中的，因?yàn)檫@4種光耦均屬于非線性光耦。
高速光耦芯片型號(hào)與選型
100Kbit/S：
6N138、6N139、PS8703
1Mbit/S：
6N135、6N136、CNW135、CNW136、PS8601、PS8602、PS8701、PS9613、PS9713、CNW4502、HCPL-2503、HCPL-4502、HCPL-2530（雙路）、HCPL-2531（雙路）
10Mbit/S：
6N137、PS9614、PS9714、PS9611、PS9715、HCPL-2601、HCPL-2611、HCPL-2630（雙路）、HCPL－2631（雙路）
高速光耦與普通光耦區(qū)別
在結(jié)構(gòu)當(dāng)面，高速光耦與普通光耦是不一樣，高速光耦的結(jié)構(gòu)是光敏二極管+放大驅(qū)動(dòng)電路，普通光耦的結(jié)構(gòu)是光敏三極管（+放大驅(qū)動(dòng)電路）。光敏二極管的響應(yīng)速度（上升下降時(shí)間）是納秒級(jí)，光敏三極管的響應(yīng)速度（上升下降時(shí)間）是微秒級(jí)。不是說(shuō)普通光耦工作在線性區(qū)它就能高速，它固有的響應(yīng)時(shí)間就限死了它想快也快不起來(lái)。另外如果普通光耦工作在線性區(qū)，那它也會(huì)受限截至頻率Fc（Cut-offFrequency）這個(gè)參數(shù)，普通光耦這個(gè)Fc基本在50KHz左右（測(cè)試條件VCC=5v、IC=5ma、RL=100R，RL加大Fc更小，RL=1K時(shí)，F(xiàn)c大約在10KHz左右），像TLP521，F(xiàn)c約50KHz，PC817，F(xiàn)c約80KHz，CNY117，F(xiàn)c約250KHz。
當(dāng)然有些普通光耦在調(diào)大驅(qū)動(dòng)電流（到200MA）/減小負(fù)載電阻（到500OHM）/優(yōu)化驅(qū)動(dòng)脈沖等情況下的確實(shí)能達(dá)到500KHz這樣的速度。
高速光耦的應(yīng)用
1、高速光耦應(yīng)用在空調(diào)
2、高速光耦應(yīng)用在驅(qū)動(dòng)電源
高速光電耦合器6N137原理與應(yīng)用
高速光電耦合器6N137由磷砷化鎵發(fā)光二極管和光敏集成檢測(cè)電路組成。通過(guò)光敏二極管接收信號(hào)并經(jīng)內(nèi)部高增益線性放大器把信號(hào)放大后，由集電極開(kāi)路門輸出。6N137引腳圖和內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖1和圖2所示。該光電器件高、低電平傳輸延遲時(shí)間短，典型值僅為45ns，已接近TTL電路傳輸延遲時(shí)間的水平。具有10Mbps的高速性能，因而在傳輸速度上完全能夠滿足隔離總線的要求。內(nèi)部噪聲防護(hù)裝置提供了典型10kV/μs的共模抑制功能。除此之外，6N137還具有一個(gè)控制端，通過(guò)對(duì)該端的控制，可使光耦輸出端呈現(xiàn)高阻狀態(tài)。
1:NC.；2:Anode（陽(yáng)極）；3:Cathode（陰極）；4:N.C.；5:GND；6:Output（Opencollector開(kāi)路集電極）；7:Enable（使能端）；8:VCC
簡(jiǎn)單的原理如圖1所示，若以腳2為輸入，腳3接地，則真值表如附表2所列，這相當(dāng)于非門的傳輸，若希望在傳輸過(guò)程中不改變邏輯狀態(tài)，則從腳3輸入，腳2接高電平。
6N137原理及典型應(yīng)用
6N137的內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理如圖3所示，信號(hào)從腳2和腳3輸入，發(fā)光二極管發(fā)光，經(jīng)片內(nèi)光通道傳到光敏二極管，反向偏置的光敏管光照后導(dǎo)通，經(jīng)電流-電壓轉(zhuǎn)換后送到與門的一個(gè)輸入端，與門的另一個(gè)輸入為使能端，當(dāng)使能端為高時(shí)與門輸出高電平，經(jīng)輸出三極管反向后光電隔離器輸出低電平。當(dāng)輸入信號(hào)電流小于觸發(fā)閾值或使能端為低時(shí)，輸出高電平，但這個(gè)邏輯高是集電極開(kāi)路的，可針對(duì)接收電路加上拉電阻或電壓調(diào)整電路。
隔離器6N137典型應(yīng)用如圖3所示，假設(shè)輸入端屬于模塊I，輸出端屬于模塊II。輸入端有A、B兩種接法，分別得到反相或同相邏輯傳輸，其中RF為限流電阻。發(fā)光二極管正向電流0-250μA，光敏管不導(dǎo)通；發(fā)光二極管正向壓降1.2-1.7V（典型1.4V），正向電流6.3-15mA，光敏管導(dǎo)通。若以B方法連接，TTL電平輸入，Vcc為5V時(shí)，RF可選500Ω左右。如果不加限流電阻或阻值很小，6N137仍能工作，但發(fā)光二極管導(dǎo)通電流很大對(duì)Vcc1有較大沖擊，尤其是數(shù)字波形較陡時(shí)，上升、下降沿的頻譜很寬，會(huì)造成相當(dāng)大的尖峰脈沖噪聲，而通常印刷電路板的分布電感會(huì)使地線吸收不了這種噪聲，其峰-峰值可達(dá)100mV以上，足以使模擬電路產(chǎn)生自激。所以在可能的情況下，RF應(yīng)盡量取大。
輸出端由模塊II供電，Vcc2=4.5～5.5V。在Vcc2（腳8）和地（腳5）之間必須接一個(gè)0.1μF高頻特性良好的電容，如瓷介質(zhì)或鉭電容，而且應(yīng)盡量放在腳5和腳8附近（不要超過(guò)1cm）。這個(gè)電容可以吸收電源線上的紋波，又可以減小光電隔離器接受端開(kāi)關(guān)工作時(shí)對(duì)電源的沖擊。腳7是使能端，當(dāng)它在0-0.8V時(shí)強(qiáng)制輸出為高（開(kāi)路）；當(dāng)它在2.0V-Vcc2時(shí)允許接收端工作，見(jiàn)真值表2。
腳6是集電極開(kāi)路輸出端，通常加上拉電阻RL。雖然輸出低電平時(shí)可吸收電路達(dá)13mA，但仍應(yīng)當(dāng)根據(jù)后級(jí)輸入電路的需要選擇阻值。因?yàn)殡娮杼?huì)使6N137耗電增大，加大對(duì)電源的沖擊，使旁路電容無(wú)法吸收，而干擾整個(gè)模塊的電源，甚至把尖峰噪聲帶到地線上。一般可選4.7kΩ，若后級(jí)是TTL輸入電路，且只有1到2個(gè)負(fù)載，則用47kΩ或15kΩ也行。CL是輸出負(fù)載的等效電容，它和RL影響器件的響應(yīng)時(shí)間，當(dāng)RL=350Ω，CL=15pF時(shí)，響應(yīng)延遲為25-75ns。