第4章开关量输入输出的隔离技术分析.ppt

第四章开关量输入输出的隔离技术,1、廉价实用的TLP521-X,TLP521-1,TLP521-2,TLP521-4,图4.1TLP521的各种封装及引脚排列,4.1开关量输入端隔离,工作频率不高，一般限制在10KHZ以内,（1）R1可按驱动电流510mA来选择（2）R2可取2.2K10K，VCCX=+5V时，R2可取3.3K,基本的光隔电路（一）,图4.2基本的光隔电路（a）,（1）此种接法更为常用（2）VCCX=+5V时，R4去掉VCCX=+12V时，R4取6.8K(或改用ULN2004）VCCX=+24V时，R4取20K(或改用ULN2002）,基本的光隔电路（二）,图4.2基本的光隔电路（b）,2、高频脉冲的隔离,对波形要求较高的场合，应使用高频特性好的光隔如4N25(300KHZ)、4N35(300KHZ)、6N136(2MHZ),4N35,6N136,光敏二极管的开关时间通常比光敏三极管小,影响工作频率的因素：（1）负载电阻，越小，开关速度越快,最好不小于1000（2）基极电阻，一般取50K100K,图4.6可以工作到115.2波特的光隔电路,（1）VCCX取5V时，负载电阻R3应取2.2K3.3K（2）74LS14用于整形,图4.7用6N136的光隔电路,4.2DC-DC变换器的应用,集成电路DC-DC变换器电荷泵变压、脉宽调制变压、前二者的组合变压隔离变压器型DC-DC变换器真正隔离,1、集成电路DC-DC变换器,效率高、体积小、以小电流应用为主,（1）ICL7660输入：1.5V10V输出：互补电压（2）MAX640/MAX848输入：5V输出：3.3V（3）MAX735输入：4V6.2V输出：5V（4）MAX737输入：4V8.6V输出：15V,单电源输出变换器,（1）MAX742输入：4.2V10V输出：12V，15V,2A（2）MAX743输入：5V输出：12V，15V,100mA,双电源输出变换器,集成运算放大器、AD转换器常用双电源,2、隔离变压器型DC-DC变换器,（1）固定电压输入（用于信号隔离）宽电压输入（用于未经稳压的输入电压）（2）输出电流应按系统最大工作电流的1.21.5倍选取（3）尽量选用经稳压的。,图4.11DC-DC变换器模块的使用电路,5V12V:Cin100uf,25V24V48V:Cin10uf,100V,滤波电容的选取,4.3专用隔离芯片及模块,1、RS-422/485隔离芯片,MAX1480用于RS-485半双工网络MAX1490用于RS-422全双工网络MAX3157全双工或半双工，但不是真正的隔离,典型芯片及用途,图4.12RS-485/RS-422隔离集成电路,隔离电容,应用特点：提供隔离电容、隔离电压50V,2、模拟隔离放大器,（1）AD202/2042端口，变压器耦合隔离电压高达2000V共模抑制比高130db，信号最高频率5KHZ供电电压15V，可提供7.5V电源(0.4mA/2mA)（2）MAX2103端口，变压器耦合隔离电压高达2500V共模抑制比高120db,信号最高频率可达20KHZ供电电压15V,可提供15V电源（5mA）（3）ISO1001光电耦合,常见模块,（1）AD202:2端口，隔离电压2000V,图4.13低成本线性隔离放大器AD202,增益1：1,反相输入,同相输入,应用举例-电机的电流检测,（2）AD210:,图4.14AD210结构框图,3端口，宽频带隔离放大器，频率20Hz、隔离电压2500V、输出阻抗低,供电15V,增益1：1,图4.15AD210的基本应用电路,同相输入,反相输入,应用举例-热电偶测量,3、高频逻辑门专用隔离电路,（1）输入电流仅需5mA（有的更低），OC门输出，通信速率可达10M波特以上，有极高的抗共模干扰性能和极高的隔离耐压（2）有单路、双路、四路多种封装,图4.17单路封装,图4.19双路封装,特点及常见模块,适用于多路逻辑隔离，如并行A/D,D/A特点：有极高的电流传输比，达到1500%。发光二极管最小驱动电流0.5mA，5mA时工作频率最高,6N137典型应用,图4.186N137典型应用电路(单路）,直接逻辑输入/逻辑输出的隔离器件,（1）输出3.3V,+5V,TTL/CMOS兼容（2）工作频率可达100M波特（3）隔离电压高达2500V,图4.21单路,直接逻辑输入/逻辑输出的隔离器件,图4.21单路,图4.22三种器件输入/输出的方向,4.4新型的光电隔离产品,种类：微电流隔离器件4mA20m专用光电隔离器件高频隔离器件智能功率模块（IPM）专用驱动隔离模块,4.4.1微电流光电隔离器件,典型器件：HCPL-2200/2219：驱动电流1.6mA、通信速率2.5MbHCPL-2300/0300：驱动电流0.5mA、通信速率8Mb,电源:多数情况下5V供电,直接相连,HCPL-2300/0300典型应用电路,加速电容,OC门驱动HCPL-2300/0300典型应用电路,RS-485直接驱动HCPL-2300/0300不平衡式电路,通信距离不宜超过100m,波形失真：长导线导致长线驱动应改用平衡式RS-485隔离接收电路,平衡式RS-485隔离接收电路,改善波形失真，信号品质大大提高，但电路复杂,4.4.2线接收器专用电路,使用注意：勿须使用端接电阻，输入接至IN+和IN-，输出OC门应接上拉电阻。适用：使用RS-485驱动的