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新一代LED光耦電路設計,改進老化和能耗

發(fā)布時間:2016-01-12 責任編輯:echolady

【導讀】電子電路的設計方式和思路不斷推陳出新,其中光耦電路也面臨重要變革。雖然看起來簡單,但是面對LED光耦電路的設計仍然不能掉以輕心,對于LED光耦電路設計老化和能耗問題,設計者也提出了相關的改進,在反應慢且不穩(wěn)定的缺點方面也做出了改進。

圖1顯示了兩個通用的0V同步交流設計。通過光耦負載電阻的減少,開關變得更慢更不確定,但減少了光耦的LED電流,嘗試減少隔離電路中的能量消耗。為實現(xiàn)更快更迅速的開關,將不得不犧牲能量效率;然而,由于能量效率和交流電壓大小的反向關系,這個犧牲的好處是有限的。

新一代LED光耦電路設計,改進老化和能耗
圖1

光耦的LED在近似全交流循環(huán)過程中處于持續(xù)發(fā)光的狀態(tài),這就導致功耗效率低,且使光耦老化得相對較快,同時意味著是過原點誤差過大且?guī)缀醪豢煽?。電路的靈敏度范圍依靠光耦的參數(shù)決定,圖1的設計不是一個理想方案。就效率而言,依靠光耦的電流轉換率和交流幅值,輸出應該能夠達到5到100mA。

新一代LED光耦電路設計,改進老化和能耗
圖2

而圖2的設計就克服了能耗過大、不確定開關和LED老化的問題。它非常適用于寬交流范圍的應用。與圖1的電路相比,圖2的LED只在過原點附近發(fā)光,且由前置充電電容接收能量,所以通過10到100的因數(shù)減少平均電流消耗。設計也提供更快、更確定和更敏銳的開關。更甚者,通過延緩LED老化。圖1中電阻R1和R2消耗的熱功率不小于1.5W,所以在同一電路板區(qū)域中可用0.1W設備替換外部器件(圖2)。

電路的主要部分由幅值檢波器D1、電容C1和Schmitt觸發(fā)器Q1/Q2組成,控制流過光耦的LED電流。D2和D3穩(wěn)定Q2的基電壓,從而其集電極電流驅動光耦。電容C1通過R1、R2和D1充電。

幾乎所有交流周期中,除了過原點附近,Q1為開,Q2為關。接近過原點時,Schmitt觸發(fā)器Q1和Q2的狀態(tài)改變,Q2以恒定的電流卸放電容C1,因為由Q2、D2、D3、R5和R6組成的電路按I=(2×VD–VBE2)/R6穩(wěn)定電流,在這里VD為D2或D3上的電壓降,VBE2為Q2的基射極電壓。

新一代LED光耦電路設計,改進老化和能耗
圖3

一些應用不需要Schmitt觸發(fā)器固有的磁滯性;圖3顯示了這樣的一個設計。它也顯示了怎樣處理不需要的D1最小反轉電流。然而,電路更適用于純同步和非晶閘管控制。由于LED電流的穩(wěn)定性,這些設計使輸入交流電壓的范圍擴大,其有利于多標準交流供電設計;這樣設計的另一個優(yōu)勢,是能夠擁有更安全的特性。在其終端短路的情況下,光耦在隔離與非隔離側之間傳遞的電流比圖1電路中少10到100倍。光耦也有優(yōu)勢。由于低占空比,可以不損失功率而任意減少光耦負載電阻R8的值。這個減少將使過原點誤差降低。

本文為大家介紹了一種能夠大幅改進傳統(tǒng)LED光耦電路中老化與能耗問題的電路。并對傳統(tǒng)LED光耦電路中存在的問題進行了分析。很顯然,在進行LED光耦電路設計時經過優(yōu)化的方法將是人們的首選。希望在看過本文之后,各位能夠自行判斷一款LED光耦電路在能耗與老化方面的優(yōu)劣。

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