一.方案设计-光耦选型

已经完成STM32单片机通过modbus rtu控制16路电磁阀，然后进行电路设计。设计理念是控制单片机的光耦合光耦合放大隔离后驱动mos管输出24V PWM驱动波形。

1.1光耦简介

光耦合是隔离传输器件，原边给定信号，副边回路输出隔离信号。光耦的隔离很容易理解，这里就不讨论了。用简单的图(图).1)说明光耦的工作:边输入信号Vin，在原边施用发光二极管和Ri 产生光耦的输入电流If，If驱动发光二极管，使副边光敏三极管导通，回路VCC、RL 产生Ic,Ic经过RL产生Vout，达到传输信号的目的。原边副边直接驱动关联是CTR(电流传输比)Ic≤If*CTR。

如果理解，光耦通常有两种用途：线性光耦合和逻辑光耦合？
工作在开关状态下的光耦副边三极管饱和导通，管压降<0.4V，Vout约等于Vcc（Vcc-0.4V左右），Vout 大小只受Vcc大小影响Ic

在线状态下工作的光耦，Ic=If*CTR，副边三极管压降等于Vcc-Ic*RL，Vout= Ic*RL=(Vin-1.6V)/Ri * CTR*RL，Vout 大小直接与Vin 成比例一般用于反馈环路 (1.6V 这是一个粗略的估计，实际上是根据设备数据，后续1.6V同)

1.2举例

例1：假设 Ri = 1k,Ro = 1k,光耦CTR= 假设光耦导通时二极管压降为10%.6V，副边三极管饱和导通压降Vce=0.4V。输入信号Vi 是5V方波，输出Vcc 是3.3V，Vout 能得到3.3V 的方波吗？

原边：IF = (Vi-1.6V)/RI= 3.4mA

计算副边：IC ≤ CTR*IF= 1.7mA

实际副边：IC=（3.3V-0.4V）/1K=2.9mA

可见要输出3.3V方波必须满足计算的副边IC>实际的IC，所以得不到3.3V方波。想要3.3V需要方波：减少Ri 电阻值；更换大CTR 光耦；增大Ro 阻值

减小RI阻值：IC：0.5* (Vi-1.6V)/RI=2.9，得出RI至少要小于586Ω

在实际计算开关状态的光耦时，电路通常需要正常工作Ic 最小限度地提供原边If 之间Ic/If 与光耦的比值CTR 比较参数，如果Ic/If ≤CTR，说明光耦能可靠

1.3选定型号

1.3.1 EL357N

先查看EL357N datasheet，检查主要参数：

1.发光二极管正压降：VF=1.2V

2.正电流：IF=50mA

3.电流传输比CTR：CTR=50-600%,因为做开关用，故不用考虑此项

4.集电极-发射极反向击穿电压：VEC0=7V

5.集电极-发射极饱和压降：VCE0=80V

6.上升时间Rise time：3us

7.下降时间Fall time：4us

从淘宝买了一台单片机驱动电磁阀PCB，上面用的是EL357N光耦驱动IRF接上电机测试3205，看输出是否符合要求，

测试图如下：

光耦输出端图片如下

电磁阀两端的测量图如下

结论:以上测量结果对于现在的场景来说已经足够了，因为只用了100HZ控制电磁阀的频率，但本着求知的心态，打算试试高速光耦

1.3.1 TLP2310

同事推荐东芝光耦：

型号为：TLP2310

速率：5mbps的小型so6低功率光耦合器

电源电压：2.7~5.5V

型号：该型号为开关光耦合，因此不考虑放大

开始下载元件datasheet，光耦选型应注意以下几点：

1.发光二极管正压降：VF=1.53V

2.正电流：IF=8mA

3.电流传输比CTR：因为用于开关，所以不需要考虑这个

4.集电极-发射极反向击穿电压：VEC0=7V

5.集电极-发射极饱和压降：VCE0=6V

6.上升时间Rise time：11ns

7.下降时间Fall time：13ns

 

 

 

如图正向电流最大为8mA

如图可知光耦的输入电流IF一般为2-6mA

 如图可以光耦再2mA输入IF时，原边二极管压降为1.53V（感觉有点大），副边压降为VDD-0.25V

发现TLP2310输出电压是6V，接到电路会造成烧毁，暂时就这样用吧，后续有需要再优化。。。。

二.插曲

突然想起以前画的一个单片机控制光耦，再控制继电器的电路，当时是知道同一个地没有隔离的，但是没想到还有一个更大的问题，惊出一身冷汗。

 是的，你没看错！！！LED指示灯加在了光耦的原边电路。选用的LED红灯，压降大约1.8V，PC817的压降大约1V。Ur30=3.3-2-1=0.3V, 实测等于0.37V，那面IF=0.37-0.47=0.8mA。没想到这个电路竟然能用，如果不是写这个文章，看一下这个电路，恐怕一直还认为没问题。