第4章开关量输入输出的隔离技术.ppt

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,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,4.1,TLP521,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,5,10mA,来选择,（,2,）,R2,可取,2.2K10K,，,V,CCX,=+5V,时，,R2,可取,3.3K,V,CC,IN1,V,CC X,D,OUT,GNDX,R1,R2,TLP521,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,）,V,CCX,=+5V,时，,R4,去掉,V,CCX,=+12V,时，,R4,取,6.8K(,或改用,ULN2004,）,V,CCX,=+24V,时，,R4,取,20K(,或改用,ULN2002,）,V,CC,IN1,V,CC X,ULN2003,R3,R4,TLP521,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,LED+,LED-,NC,B,C,E,D,IN,D,OUT,7406,R1,R1,100k,R3,550,V,CC,V,CC X,4N35,GNDX,74LS14,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,D,IN,D,OUT,7406,R1,R3,2.2K,V,CC,V,CC X,6N136,GNDX,74LS14,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,1.2,1.5,倍选取,（,3,）尽量选用经稳压的。,C,in,C,out,V,in,+V,OUT,GND,-V,OUT,100uf,25V,图,4.11,DC-DC,变换器模块的使用电路,5V12V:C,in,100uf,25V,24V48V:C,in,10uf,100V,C,in,C,out,V,in,+V,OUT,GND,-V,OUT,100uf,25V,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,4.12 RS-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,）,AD202/204,2,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,）,MAX210,3,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,4.14 AD210,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,4.15 AD210,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,4.18,6N137,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,4mA,20m,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,2.5Mb,HCPL-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,驱动的点对点应用,HCPL2602/12,驱动实例：,屏蔽双绞线,驱动光耦,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,驱动的点对点应用,通信质量最高,使用差动驱动器驱动光耦实例,差动驱动器,