使用光耦隔離PWM訊號的經歷

2021-06-21 17:00:55 字數 1794 閱讀 4188



光耦合器(opticalcoupler,英文縮寫為oc)亦稱光電隔離器或光電耦合器,簡稱光耦。它是以光為媒介來傳輸電訊號的器件,通常把發光器(紅外線發光二極體led)與受光器(光敏半導體管)封裝在同一管殼內。當輸入端加電訊號時發光器發出光線,受光器接受光線之後就產生光電流,從輸出端流出,從而實現了「電—光—電」轉換。以光為媒介把輸入端訊號耦合到輸出端的光電耦合器,由於它具有體積小、壽命長、無觸點,抗干擾能力強,輸出和輸入之間絕緣,單向傳輸訊號等優點,在數位電路上獲得廣泛的應用。

以上是光耦合器的定義,我使用光耦隔離電機的輸入

pwm訊號,訊號的頻率為

10khz

,週期為

100us。

在使用光耦前我只對它的工作原理有了解,唯一的使用是在搞智慧型車時,隊友設計硬體時用了乙個光耦,我只是負責寫程式,對如何硬體設計也沒有深入的學習。現在搞履帶機械人要用到光耦隔離

pwm訊號,起初我使用的是

el357n

,這乙個是老師推薦的,他說可以使用,我也就直接用上了,輸入輸出端上拉電阻都是隨意寫的

1k。設計的

pcb

原理圖如下:

當時r42

和r43

都是1k

,兩端輸入高低電平也反過來了,當時沒有考慮好,等板子回來以後才意識到這個問題,沒辦法了,只能用軟體來調節了,能用軟體來解決的問題還不是大問題,關鍵是輸出訊號和輸入訊號的頻率不一致,輸出的頻率是

10khz

,但占空比完全對不上了,將光耦重新焊上也還是不行,程式是完全沒有問題的,我想就有可能是硬體設計上出題,於是我找

datasheet

,開始在各個資料上找解決方法。

二極體的電壓

type value

是1.2v

,最大是

1.4v

,這不是關鍵,關鍵是電流條件是

20ma

,我想是不是我輸入端電阻太大,以至於不能產生足夠大的電流來驅動二極體,於是我改了一下電阻,輸入為

5v電壓,二極體壓降為

1.4v

,電流為

20ma

,(5v-1.4v

)/20ma=180

歐,我選了乙個

240歐的電阻,焊上去以後實際測試,發現低占空比可以有輸出波形,但波形是不對的,我又檢視技術文件,發現輸出的負載電阻也是有限制的,如下圖:

從圖中可以看出

loadresistance

越小,開關時間就越小,這時我再看我的波形,發現上公升時間

是太長了,所以我換了乙個小的電阻

360歐,發現明顯波形是比以前正常多了,但上公升時間還

是很大,可以看出輸出的趨勢是遵循輸入的占空比的,但就是上公升時間太長,對致輸出的波

形看起來好像換了乙個占空比,輸出到電機h橋的

ir2104

後,ir2104

的控制輸出訊號就會與起初設定的占空比嚴重不符。

這時我再看晶元資料裡面它有沒有提到上公升時間或延遲時間,我就發現這個了:

上公升時間就有

18us

,我乙個週期才有

100us

,怪不得波形會亂呢,總算找到原因了,這個光耦晶元不能達到我想要的頻率。

我只能換乙個晶元,這一次用了

hcpl2630

,晶元資料上顯示可以達到

mhz級別的隔離,圖如下:

使用以後發現果然如晶元資料寫得一樣,

10khz

的輸入波形,輸出也是一樣的占空比,波形一點沒亂,

pcb原理圖如下,當然電阻也是經過測量的,我輸入輸出電阻都是用的

470歐,滿足輸入端對於電流的要求。

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