《電子技術(shù)應用》
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環(huán)路報警器的光供電和隔離電路設(shè)計
摘要: 低功率、絕緣隔離電源對于工業(yè)傳感器是很有用的,如用于簡單的環(huán)路報警器,。在50/60Hz變壓器用在功率低到0.25VA時,,在只需要幾毫瓦的情況下這也是多余的。高頻鐵氧體或電容耦合變壓器是可能達到的,但需要振蕩器驅(qū)動。光供電是一種有吸引力的選擇方案。
Abstract:
Key words :
  低功率,、絕緣隔離電源對于工業(yè)傳感器是很有用的,如用于簡單的環(huán)路報警器,。在50/60Hz變壓器用在功率低到0.25VA時,,在只需要幾毫瓦的情況下這也是多余的。高頻鐵氧體或電容耦合變壓器是可能達到的,,但需要振蕩器驅(qū)動,。光供電是一種有吸引力的選擇方案。

  IR公司的PVI5100  5V  10mA隔離電源剛好是為這種應用設(shè)計的,,但若你自己設(shè)計,,可以產(chǎn)生更大的電流。圖1的電路是用3個硅光電二極管(IR LED)串聯(lián)產(chǎn)生耦合毫安光電流,,這對于長電路環(huán)路(包括隔離返回通路標準光耦合器LED)的健全驅(qū)動是足夠的,。由5V電源22mA驅(qū)動的880nm SFH487 LED與3個BPW34光電二極管一起產(chǎn)生開路電壓(Voc)1.45V和短路電流(Isc)1.85mA(圖2)。連接到TLP627光偶合器得到大約1.55mA工作環(huán)路電流,,這對于驅(qū)動光晶體管(帶10K或1K負載電阻器)到飽和是足夠的,。開路的外部電路從光電晶體管得到5V輸出。電阻器OR不是完全必要的,,但有助于穩(wěn)定外部電流隨溫度的變化,。2個光電二極管對于驅(qū)動光耦合器LED所需的端電壓是不夠的。注意,,總的光電流等于單個光電二極管的最小限值,,所以力圖平衡發(fā)光功率。

圖1 環(huán)路報警器的光供電和隔離電路

  太陽能電池可用以替代3個光電二極管,,但光電二極管對于高強寬波段環(huán)境光是最佳的,,用IR LED發(fā)光通常運行不好,。更小的硅光電二極管對于捕獲大多數(shù)LED光是足夠的并在接近900nm達到大約0.6mA/mW響應度,。為使耦合最佳,在線連接500mm內(nèi)去掉LED透鏡,。無透鏡類型(如LD242系列)能避免精加工,。若需要高電壓隔離,,則讓透鏡放著,保持“蠕變”距離并改進與玻璃管波導的耦合,。

圖2 光電二極管電流與電壓關(guān)系

  可用單對可見波長LED替代3個GaAs LED和硅光電二極管鏈,,其中1個用做光源、另1個用做檢測器,??梢姽釲ED做為檢測器的好處是它有相當高的開路光壓。紅光和綠光LED可分別產(chǎn)生大于1V和2V光壓,。用一對面對面的660nm LED可得到1.4V Voc,,這對于驅(qū)動1個GaAs光耦合器LED是足夠的,但Isc只有30mA,。然而,,在1MΩ負載上得到幾微安是足夠的,這如同采用PVI5100,。光源調(diào)制和適合的互阻抗電路放在光耦合器后面可使其更加健全,。



 

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