光耦的功率接口設(shè)計技術(shù)

發(fā)布時間：2012-08-22

光耦的功率接口設(shè)計技術(shù)

微機測控系統(tǒng)中，經(jīng)常要用到功率接口電路，以便于驅(qū)動各種類型的負(fù)載，如直流伺服電機、步進(jìn)電機、各種電磁閥等。這種接口電路一般具有帶負(fù)載能力強、輸出電流大、工作電壓高的特點。工程實踐表明，提高功率接口的抗干擾能力，是保證工業(yè)自動化裝置正常運行的關(guān)鍵。
就抗干擾設(shè)計而言，很多場合下，我們既能采用光電耦合器隔離驅(qū)動，也能采用繼電器隔離驅(qū)動。一般情況下，對于那些響應(yīng)速度要求不很高的啟停操作，我們采用繼電器隔離來設(shè)計功率接口；對于響應(yīng)時間要求很快的控制系統(tǒng)，我們采用光電耦合器進(jìn)行功率接口電路設(shè)計。這是因為繼電器的響應(yīng)延遲時間需幾十ms，而光電耦合器的延遲時間通常都在10us之內(nèi)，同時采用新型、集成度高、使用方便的光電耦合器進(jìn)行功率驅(qū)動接口電路設(shè)計，可以達(dá)到簡化電路設(shè)計，降低散熱的目的。
圖7是采用光電耦合器隔離驅(qū)動直流負(fù)載的典型電路。因為普通光電耦合器的電流傳輸比CRT非常小，所以一般要用三極管對輸出電流進(jìn)行放大，也可以直接采用達(dá)林頓型光電耦合器(見圖8)來代替普通光耦T1。例如東芝公司的4N30。對于輸出功率要求更高的場合，可以選用達(dá)林頓晶體管來替代普通三極管，例如ULN2800高壓大電流達(dá)林頓晶體管陣列系列產(chǎn)品，它的輸出電流和輸出電壓分別達(dá)到500mA和50V。

圖7 光電隔離，加三極管放大驅(qū)動

圖8 達(dá)林頓型光電耦合器
對于交流負(fù)載，可以采用光電可控硅驅(qū)動器進(jìn)行隔離驅(qū)動設(shè)計，例如TLP541G，4N39。光電可控硅驅(qū)動器，特點是耐壓高，驅(qū)動電流不大，當(dāng)交流負(fù)載電流較小時，可以直接用它來驅(qū)動，如圖9所示。當(dāng)負(fù)載電流較大時，可以外接功率雙向可控硅，如圖10所示。其中，R1為限流電阻，用于限制光電可控硅的電流；R2為耦合電阻，其上的分壓用于觸發(fā)功率雙向可控硅。

圖9 小功率交流負(fù)載

圖10 大功率交流負(fù)載
當(dāng)需要對輸出功率進(jìn)行控制時，可以采用光電雙向可控硅驅(qū)動器，例如MOC3010。圖11為交流可控驅(qū)動電路，來自微機的控制信號經(jīng)過光電雙向可控硅驅(qū)動器T1隔離，控制雙向可控硅T2的導(dǎo)通，實現(xiàn)交流負(fù)載的功率控制。

圖11 交流可控電路
圖12為交流電源輸出直流可控電路。來自微機的控制信號經(jīng)過光電雙向可控硅驅(qū)動器隔離，控制可控硅橋式整流電路導(dǎo)通，實現(xiàn)交流一直流的功率控制。此電路已經(jīng)應(yīng)用在我們實驗室研制的新型電機控制設(shè)備中，效果良好。

圖12 交-直流可控

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