第4章开关量输入输出隔离技术

第4章开关量输入输出隔离技术第一页，共45页。1、廉价实用的TLP521-XTLP521-1TLP521-2TLP521-4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以内第二页，共45页。（1）R1可按驱动电流5～10mA来选择（2）R2可取2.2K~10K，VCCX=+5V时，R2可取3.3KVCCIN1VCCXDOUTGNDXR1R2TLP521基本的光隔电路（一）图4.2基本的光隔电路（a）第三页，共45页。（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）VCCIN1VCCXULN2003R3R4TLP521基本的光隔电路（二）图4.2基本的光隔电路（b）第四页，共45页。第五页，共45页。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)4N356N136光敏二极管的开关时间通常比光敏三极管小第六页，共45页。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1000Ω（2）基极电阻，一般取50KΩ~100KΩLED+LED-NCBCEDINDOUT7406R1R1100kR3550ΩVCCVCCX4N35GNDX74LS14图4.6可以工作到115.2波特的光隔电路第七页，共45页。（1）VCCX取5V时，负载电阻R3应取2.2KΩ~3.3KΩ（2）74LS14用于整形DINDOUT7406R1R32.2KΩVCCVCCX6N136GNDX74LS14图4.7用6N136的光隔电路第八页，共45页。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

真正隔离第九页，共45页。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：1.5V~10V输出：互补电压（2）MAX640/MAX848输入：5V输出：3.3V（3）MAX735输入：4V~6.2V输出：－5V（4）MAX737输入：4V~8.6V输出：－15V单电源输出变换器第十页，共45页。（1）MAX742输入：4.2V~10V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转换器常用双电源第十一页，共45页。第十二页，共45页。第十三页，共45页。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。CinCoutVin+VOUTGND-VOUT100uf,25V图4.11DC-DC变换器模块的使用电路第十四页，共45页。5V~12V:Cin100uf,25V24V~48V:Cin10uf,100VCinCoutVin+VOUTGND-VOUT100uf,25V滤波电容的选取第十五页，共45页。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第十六页，共45页。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第十七页，共45页。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——光电耦合常见模块第十八页，共45页。（1）AD202:2端口，隔离电压2000V图4.13低成本线性隔离放大器AD202第十九页，共45页。增益1：1第二十页，共45页。反相输入第二十一页，共45页。同相输入第二十二页，共45页。应用举例---电机的电流检测第二十三页，共45页。（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第二十四页，共45页。增益1：1图4.15AD210的基本应用电路第二十五页，共45页。同相输入第二十六页，共45页。反相输入第二十七页，共45页。应用举例-----热电偶测量第二十八页，共45页。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第二十九页，共45页。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时工作频率最高第三十页，共45页。6N137典型应用图4.186N137典型应用电路(单路）第三十一页，共45页。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单路第三十二页，共45页。直接逻辑输入/逻辑输出的隔离器件图4.21单路第三十三页，共45页。图4.22三种器件输入/输出的方向第三十四页，共45页。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）专用驱动隔离模块第三十五页，共45页。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供电直接相连第三十六页，共45页。HCPL-2300/0300典型应用电路加速电容第三十七页，共45页。OC门驱动HCPL-2300/0300典型应用电路第三十八页，共45页。RS-485直接驱动HCPL-2300/0300不平衡式电路通信距离不宜超过100m第三十九页，共45页。波形失真：长导线导致长线驱动应改用平衡式RS-485隔离接收电路第四十页，共45页。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，但电路复杂第四十一页，共45页。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